CC BY
53
удК 612.7+577.125+577.16+577.16.085
ВЛИЯНИЕ ВИТАМИНОВ-АНТИОКСИДАНТОВ С и Е НА СОСТОЯНИЕ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА ПРИ ГИПОДИНАМИИ
А. В. Еликов, П. И. Цапок
Кировская государственная медицинская академия, г. Киров
Изучено состояние липидного обмена, процессы липопероксидации и антиоксидантной защиты в плазме крови, эритроцитах и гомогенате скелетной мышцы у животных при ограничении двигательной активности в зависимости от применения аскорбиновой кислоты и а-токоферола. Исследования проведены на 78 беспородных крысах-самцах. Состояние гиподинамии вызывалось помещением животных в индивидуальные клетки площадью 40 см2 (при существующей норме содержания 150 см2). Витамины-антиоксиданты С и Е ежедневно вводили зондом в дозе 2 мг и 1 мг соответственно. Выявлены характерные особенности сдвигов липидного обмена при ограничении мышечной активности. Показана роль антиоксидантов в коррекции метаболических нарушений при иммобилизационном дистресс-синдроме.
Ключевые слова: гиподинамия, стресс, липидный обмен, липопероксидация, антиоксидантная защита, витамины-антиоксиданты.
ВВЕДЕНИЕ
длительное ограничение двигательной активности — гиподинамия — является фактором, существенно осложняющим течение основного патологического процесса. Ограничение двигательной активности сопровождается стрессовой реакцией с соответствующими сдвигами метаболизма. Нередко это приводит к поломке компенсаторно-приспособительных механизмов и развитию комплекса патологических изменений [5, 9]. Показана ведущая роль в развитии неблагоприятных сдвигов метаболизма при гиподинамии, активация процессов липоперокси-дации (лП) и снижение ресурсов антиоксидантной защиты (АОз) организма [1].
Цель работы — изучить показатели ли-пидного обмена, а также состояние процессов лП и АОз в плазме крови, эритроцитах и гомогенатах мышцы бедра у животных при ограничении двигательной активности и
эффект применения витаминов-антиокси-дантов — аскорбиновой кислоты и а-токо-ферола.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проведены на 78 взрослых беспородных крысах-самцах массой 240— 260 г. Состояние гиподинамии вызывалось помещением животных в индивидуальные клетки площадью 40 см2 (при существующей норме содержания 150 см2). Витамины С (аскорбиновая кислота) и Е (а-токоферол) ежедневно вводили зондом в дозе 2 мг и 1 мг соответственно. Результаты сравнивали с контролем. Распределение животных по группам было следующим: 1-я — контроль (интакт-ные); 2-я — после 3-х недель гиподинамии; 3-я — после 3-х недель гиподинамии с применением аскорбиновой кислоты; 4-я — пос-
ле 3-х недель гиподинамии с применением а-токоферола.
Животных выводили из эксперимента путем декапитации в состоянии кратковременного эфирного наркоза соответственно на 7-й, 14-й, 21-й и 28-й день ограничения двигательной активности. Цельную кровь центрифугировали при 3000 об/мин в течение 15 минут. Биохимические исследования проводили в плазме крови, эритроцитах и гомогенатах мышцы бедра. Для количественного определения общих липидов (ОЛ) использовали цветную реакцию с сульфофос-фованилиновым реактивом; уровень общего холестерола (ХС) и его фракций — эстери-фицированного и свободного ХС — изучали по реакции с хлорным железом по методу Златкиса — Зака [4]. В эритроцитах и гомогенатах мышцы бедра содержание ОЛ и ХС определяли после специальной обработки исследуемого материала и экстракции смесью гептан-изопропанола. Триацилглицеро-лы (ТАГ) определяли, используя диагностический набор реактивов «Ольвекс диагности-кум» (Россия); р-липопротеины (Р-ЛП) — турбодиметрическим методом при добавлении раствора гепарина и хлорида кальция. Липидную фракцию для определения фос-фолипидов (ФЛ) экстрагировали гептан-изо-пропаноловой смесью. В гептановой фазе измеряли количество ФЛ при длине волны максимального поглощения 220 нм на спектрофотометре «SЫmadzu-Щ0».
для изучения процессов ЛП определяли содержание малонового диальдегида (МДА), как вторичного продукта ЛП по реакции с тиобарбитуровой кислотой, спектрофото-метрически при длине волны 535 нм. Для определения первичных продуктов ЛП измеряли интенсивность хемилюминесцен-ции (ХЛ), инициированной пероксидом водорода, в присутствии избытка ионов двухвалентного железа, за 30 ^30) и 60 ^60) секунд, а также максимальную вспышку ХЛ (1т)
за исследуемое время на хемилюминометре «Emilite-1105».
Оценку общей антиоксидантной активности (АОА) осуществляли хемилюминес-центным методом, посредством определения соотношения уровень максимальной вспыш-ки/светосумма за 30 секунд (Im/S30). Определение диеновых конъюгатов (ДК) проводили в гептановой фазе, после предварительной экстракции смесью гептан-изопропанола при длине волны 233 нм. Антирадикальная активность (АРА) определялась по степени обесцвечивания раствора 2,2-дифенил-1-пи-крилгидразила при добавлении субстрата [2]. Содержание аскорбиновой кислоты (АК) определяли колориметрическим методом с ди-нитрофенилгидразиновым реактивом; уровень а-токоферола (а-ТФ) в эритроцитах — с а-пиридилдиацитилом.
Полученный цифровой материал обработан методом вариационной статистики на IBM. Достоверность разницы определяли по t-критерию Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
Липидный обмен выполняет важную энергетическую функцию. Кроме того, ХС и Фл выполняют структурную функцию как компоненты клеточных мембран. Нами изучены показатели, характеризующие состояние липидного обмена в плазме крови, эритроцитах и гомогенатах мышцы бедра. Установлены изменения липидного обмена, которые достигали максимума на 3-й неделе эксперимента. Результаты проведенных исследований на 3-й неделе эксперимента представлены в таблице 1.
Нами установлено, по сравнению с контролем, увеличение содержания в плазме крови ОЛ, ТАГ, р-ЛП, ХС и его фракций, причем в наибольшей степени у животных 2-й группы (на 39,0—387,5%). Применение витаминов-антиоксидантов АК и а-ТФ оказывало суще-
Таблица 1
Влияние применения аскорбиновой кислоты и а-токоферола на показатели липидного обмена плазмы крови, эритроцитов и скелетной мышцы при иммобилизации (X±Sx; п=6)
Исследуемый показатель Группа
1-я 2-я 3-я 4-я
ОЛ, г/л 2,04±0,07 3,07±0,10 * 2,55±0,12 * 2,43±0,08 *
ТАГ, ммоль/л 0,82±0,04 1,14±0,08 * 1,02±0,05 * 0,95±0,06 *
Р-ЛП, г/л 0,32±0,01 1,16±0,10* 0,68±0,04 * 0,57±0,03 *
Общий Хс, ммоль/л 1,88±0,04 4,65±0,29 * 2,47±0,09 * 2,23±0,05 *
свободный Хс, ммоль/л 0,40±0,02 1,95±0,06 * 0,64±0,04 * 0,50±0,01 *
Коэффициент эстерификации, % 78,8±1,3 58,7±3,9 * 74,2±1,9 * 77,4±1,3
ФЛ, у. е./г липидов (эритроциты) 0,66±0,03 0,31±0,02 * 0,46±0,02 * 0,54±0,02 *
Хс, мкмоль/г белка (эритроциты) 58,9±3,1 182,6±10,5 * 109,8±5,5 * 87,3±4,7 *
Хс, мкмоль/г липидов (мышца) 47,8±2,7 24,8±1,6* 28,9±1,9 * 37,4±2,3 *
Примечание. * — различия по сравнению с контролем статистически достоверны.
ственное влияние на динамику сдвигов изучаемых показателей, амплитуда которых носила существенно меньший характер (на 24,4—112,5% и 15,9—78,1%) соответственно у 3-й и 4-й групп.
Изменение коэффициента эстерифика-ции носило противоположный характер и также зависело от применения антиоксидан-тов. Сдвиги со стороны Ол и ТАГ мы связываем с изменением липидного спектра и количественного соотношения между липопроте-инами крови.
Следует отметить, что, по сравнению с человеком, у крыс количество р-ПП намного меньше, поскольку у этих животных они напрямую элиминируются печенью [3], однако динамика сдвигов данного показателя, по сравнению с другими показателями липид-ного обмена, сохраняется.
В эритроцитах при ограничении двигательной активности содержание ХС резко возрастало на фоне снижения содержания ФП. Можно предположить, что такие изменения соотношения между хС и Фл приводят 100
к увеличению жесткости эритроцитарных мембран, а это затрудняет проникновение эритроцита в капилляры и ухудшает газотранспортную функцию крови. По нашему мнению, это является одним из факторов детренированности, которая формируется в состоянии гиподинамии.
В скелетной мышце на 3-й неделе эксперимента установлено достоверное снижение содержания хС во всех группах. Известно, что стрессорное воздействие сопровождается ингибированием 7а-холестеролгидро-ксилазы, одного из изоферментов мульти-ферментной системы цитохрома Р450, играющего ключевую роль в метаболизме и элиминации хС.
Мышечная деятельность — нормальная форма повседневной жизнедеятельности. Поскольку резкое ограничение двигательной активности сопровождает стресс-реакция, при воздействии ее на организм высока вероятность нарушения процессов элиминации хС из биомембран и, соответственно, повышения их «микровязкости» и нарушения
мембранно-зависимых процессов [7]. Выявленные изменения со стороны данного показателя в скелетной мышце позволяют нам объяснить неблагоприятные изменения обмена ХС в плазме крови и эритроцитах как компенсаторную реакцию, направленную на стабилизацию мембран мышечных клеток и эритроцитов.
Результаты исследования процессов ЛП и АОЗ представлены в таблице 2.
Установлено, что ограничение двигательной активности приводит к возникновению оксидантного стресса, который, в свою очередь, во многом определяет патогенез иммо-билизационного дистресс-синдрома и усугубляет неблагоприятные изменения в ли-пидном обмене. Истощение ресурсов АОЗ, что проявляется достоверным снижением в скелетной мышце показателей АОА, АРА, а также содержания неферментативных анти-оксидантов — АК и а-ТФ, которые соответственно определялись в плазме крови и эритроцитах у животных 2-й группы, приводит к резкому усилению процессов лП и накоплению начальных, промежуточных и конечных
продуктов перекисного окисления липидов. Так, у крыс 2-й группы увеличены интенсивность ХЛ, уровни ДК и МДА в 2,2—3,6 раза по сравнению с контролем. Тогда как применение витаминов-антиоксидантов С и Е в известной мере тормозило эти процессы, что обусловлено механизмом их действия и видно из полученных данных у животных 3-й и 4-й групп.
Витамин Е обладает способностью прерывать цепи свободнорадикального окисления благодаря переносу водорода с фе-нольного кольца на пероксидный радикал, с образованием устойчивого феноксидного радикала, не способного к дальнейшим сво-боднорадикальным превращениям. АК обладает ярко выраженными восстанавливающими свойствами, способностью ингибировать реакции перекисного окисления в водной фазе и восстанавливать феноксидный радикал, тем самым возвращая а-ТФ антиокси-дантные свойства [6, 8].
Механизм действия этих антиоксидантов объясняет некоторые отличия в регистрируемых сдвигах биохимических показателей и
Таблица 2
Влияние применения аскорбиновой кислоты и а-токоферола на показатели ЛП и АОЗ скелетной мышцы крыс при иммобилизации (X±Sx; п=6)
Исследуемый показатель Группа
1-я 2-я 3-я 4-я
ДК, у. е./г липидов 0,067±0,003 0,233±0,016 * 0,173±0,014 * 0,167±0,013 *
МДА, мкмоль/г липидов 1,42±0,06 3,13±0,17 * 2,76±0,15 * 2,19±0,16 *
ХЛ (1т), кФотон 63,6±2,4 89,7±4,6 * 84,8±4,1 * 82,6±4,3 *
ХЛ (830), кФотон 322,8±13,9 838,3±36,5 637,6±28,8 * 554,4±26,5 *
ХЛ (860), кФотон 407,1±19,7 997,5±47,3 * 819,4±43,2 * 701,2±38,9 *
АОА, 1т/830 0,197±0,009 0,107±0,006 * 0,133±0,007 * 0,149±0,008 *
АРА, % ингибирования 75,3±1,7 60,1±1,3* 64,3±1,4* 68,3±1,5 *
АК (плазма), мг/л 18,7±0,7 11,2±0,6 * 20,4±0,8 14,9±0,7 *
а-ТФ (эритроциты), мг/л 4,6±0,3 2,1±0,2 * 3,4±0,2 * 5,2±0,3
Примечание. * — различия по сравнению с контролем статистически достоверны.
биология и экспериментальная медицина
указывает на несколько большую эффективность применения витамина Е по сравнению с витамином С. Однако дозозависимый эффект применения этих антиоксидантов требует дальнейшего изучения.
Выводы
1. Снижение ресурсов АОЗ и усиление интенсивности процессов лП является одним из ведущих молекулярных механизмов, которые способствуют поломке компенсаторно-приспособительных механизмов организма. Это, в свою очередь, приводит к неблагоприятным изменениям со стороны ли-пидного обмена и увеличению риска развития атеросклероза.
2. Витамины-антиоксиданты (аскорбиновая кислота и а-токоферол), действуя на одно из звеньев патогенеза иммобилизационного дистресс-синдрома, существенно снижают эти проявления, что позволяет рекомендовать их для комплексной терапии состояний, связанных с ограничением двигательной активности.
3. Комплексное и синхронное определение в плазме крови содержания общих липи-дов, триацилглицеролов, р-липопротеинов, холестерола и его фракций, а также показателей, характеризующих интенсивность процессов ЛП и состояние системы АОЗ, играет важную роль для оценки степени метаболических нарушений при гиподинамии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Еликов А. В. Комплексная биохимическая оценка при ограничении двигательной активности различной продолжительности/А. В. Еликов, П. И. Цапок//Материалы межрегиональной научно-практ. конф. «Новая идеология в единстве фундаментальной науки и клинической медицины» 102
(1—2 июня 2005 г., г. Самара).— Самара: Содружество Плюс, 2005.— С. 103—107.
2. Еликов А. В. Метод определения антирадикальной активности эритроцитов/ А. В. Еликов, П. И. Цапок//Инф. листок № 24-025—05 Кировского ЦНТИ.— Киров, 2005.— 3 с.
3. Зайчик А. Ш. Основы патохимии/А. Ш. Зайчик, Л. П. Чурилов,— СПб.: ЭЛБИ-СПб.,
2001.— 688 с., ил.
4. Камышников В. С. Клинико-биохимиче-ская лабораторная диагностика: справочник. В 2-х т. 2-е изд.— Интерпрессервис, 2003.— 958 с., ил.
5. Коваленко Е. А. Гипокинезия/Е. А. Коваленко, И. Н. Гуровский.— М.: Медицина, 1980.— 320 с.
6. Конторщикова К. Н. Перекисное окисление липидов в норме и патологии/ К. Н. Конторщикова.— Н. Новгород, 2000.— 24 с.
7. Твердохлиб В. П. Биохимические аспекты реакции организма на экстремальную физическую нагрузку/В. П. Твердохлиб, А. А. Никоноров//Гигиена и санитария.—
2002.— № 5.— С. 49—51.
8. Терёхина Н. А. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная система/ Н. А. Терёхина, Ю. А. Петрович.— Пермь, 2005.— 58 с.
9. Тизул А. Я. Болезни человека, обусловленные дефицитом двигательной активности и здоровья/А. Я. Тизул— М.: Советский спорт, 2001.— 246 с.
A. V. Elikov, P. I. Tsapok
EFFECT OF VITAMINS-ANTIOXIDANTS C AND E ON LIPID METABOLISM IN HYPODYNAMIA
The state of lipid metabolism, processes of
lipoperoxidation and antioxidant defense were
studied in blood plasma, erythrocytes and
homogenate of skeletal muscle in animals with limited motor activity depending on ascorbic acid and a-tocopherol used. 78 outbred male rats were investigated. Hypodynamia was caused by placement of animals into individual cages with the area of 40 cm2 (the existing norm of keeping 150 cm2). Vitamins-antioxidants C and E were administered every day with the probe in the dose of 2 mg and 1 mg, respectively. Typical peculiarities of lipid metabolic shifts in limited muscular activity were revealed. The role of antioxidants in correction of meta-
bolic disorders in presence of immobilization distress-syndrome was shown.
Keywords: hypodynamics, metabolism, stress, lipid metabolism, lipoperoxidation, antioxidant balance, vitamins-antioxidants.
Контактная информация: Еликов Антон Вячеславович, канд. мед. наук, доцент кафедры биохимии Кировской государственной медицинской академии, 610000, г. Киров, ул. К. Маркса, 3, тел. 8 (8332) 67-83-58
Материал поступил в редакцию 15.02.2010
