CC BY
103
78
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
УДК 612.28.815.1:616.379-008.64:615.262. Н.Н. Васильева, И.Г. Брындина
ВОДНЫЙ БАЛАНС И КРОВЕНАПОЛНЕНИЕ ЛЕГКИХ
В УСЛОВИЯХ ВВЕДЕНИЯ ДАЛАРГИНА ПРИ МЕТАБОЛИЧЕСКОМ СТРЕССЕ У КРЫС С РАЗЛИЧНОЙ СТРЕСС-РЕЗИСТЕНТНОСТЬЮ
Изучено влияние даларгина на водный баланс и кровенаполнение легких при метаболическом стрессе у крыс с разной стресс-резистентностью. Показано, что при изолированном метаболическом стрессе изменение изучаемых показателей в большей степени выражено у стресс-неустойчивых животных: отмечается снижение кровенаполнения легких в первые 30 дней развития диабета и гипергидратация в последующие 30 дней. Введение даларгина способствует восстановлению кровенаполнения легких стресс-неустойчивых особей и не предотвращает гипергидратацию легочной ткани у стресс-устойчивых и стресс-неустойчивых крыс после 30 дней со-четанного воздействия.
Ключевые слова: водный баланс легких, метаболический стресс, даларгин, индивидуальная стресс-устойчивость.
Хронический стресс, развивающийся в результате действия различных экзо- и эндогенных влияний, вызывает как адаптивную перестройку, так и нарушения механизмов саморегуляции организма, формируя устойчивые сдвиги метаболизма. К данной категории можно отнести сахарный диабет, который, согласно современным представлениям, является хроническим гипергликемическим и метаболическим (окислительным) стрессом [1-3]. В системе дыхания, как одном из важных компонентов жизнеобеспечения [4], при сахарном диабете наблюдают ряд функциональных и дисметабо-лических расстройств [5; 6]. Особое внимание при изучении влияния стрессоров на дыхательную систему уделяется состоянию гемодинамики и водного баланса легких, поскольку известно, что уровень кровоснабжения легочной ткани определяет интенсивность всех метаболических процессов в ней [7]. В связи с высокой метаболической активностью легких вода в легочной ткани является регулятором биохимических процессов на уровне, обеспечивающем приспособление легких к изменяющимся внутренним и внешним условиям [8].
Известно, что в основе развития метаболического стресса лежит активация процессов образования свободных радикалов и ПОЛ [9; 10]. Возможность использования синтетического аналога лей-энкефалина даларгина в коррекции этих изменений представляется перспективной, поскольку в ряде экспериментальных работ [11; 12] было продемонстрировано выраженное антиоксидантное действие даларгина. В оценке различных проявлений стресса целесообразно учитывать индивидуальную устойчивость к стрессу, которую можно прогнозировать на основании поведения животных, представляющего собой комплексный ответ [13]. Одним из способов оценки резистентности животных к различным стрессовым воздействиям является двигательная активность крыс в «открытом поле» [14]. В частности, более активные особи проявляют большую устойчивость к действию стрессорных факторов по сравнению с пассивными.
В работе изучено влияние даларгина на диабет-индуцированные изменения водного баланса и кровенаполнения легких у животных в зависимости от прогностической устойчивости к эмоциональному стрессу.
Материалы и методика исследований
Эксперименты проводили на 174 белых беспородных крысах-самцах массой 180-220 г, предварительно тестированных по поведению в «открытом поле» [14]. Выделяли группы активных (прогностически стресс-устойчивых - СУ) и неактивных (прогностически стресс-неустойчивых - СН) крыс. В постановке опытов руководствовались правилами проведения работ на экспериментальных животных (приложение к приказу Министерства здравоохранения № 267 от 19.06.2003). Моделирование сахарного диабета было проведено однократным введением аллоксана тетрагидрата (мезоксалилмо-чевина, «Fluka Chemika», Швеция) в дозе 170 мг/кг массы тела подкожно [15]. В динамике развития сахарного диабета измеряли объем выпитой воды, диурез, массу тела, учитывали количество погибших крыс, а также определяли уровень глюкозы глюкозооксидазным методом (наборы «Витал Диаг-ностикс», Россия) и гликозилированного гемоглобина в крови при помощи наборов «Био-Ла-Тест»
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
2013. Вып. 3
(«Erba Lachemа», Чехия). На фоне аллоксанового диабета даларгин (НПО «Микроген» ФГУП) вводили внутримышечно в дозе 0,1 мг/кг массы животного через каждые 72 часа.
Для оценки водного баланса использовали гравиметрические индексы [8]: легочный коэффициент (процентное отношение массы легких к массе тела) и «сухой остаток» (процентное отношение массы высушенных легких к массе влажных легких). Также рассчитывали кровенаполнение, содержание общей и экстраваскулярной жидкости в легких [16] на основании оценки количества гемоглобина в крови и гомогенате легочной ткани (навеска 100 мг) гемиглобинцианидным методом [17].
Для сравнения параметров в группах использовали U-критерий Манна-Уитни. Различия выборок считали статистически достоверными при уровне значимости р<0,05. Обработку результатов осуществляли с помощью программного обеспечения SPSS 11.5 for Windows.
Результаты и их обсуждение
При изолированном метаболическом стрессе изменения водного баланса легких (табл.) были в большей степени выражены у СН животных. Так, с 10-го по 30-й день в этой группе было снижено кровенаполнение относительно исходного уровня, что могло быть связано со специфическими изменениями микроциркуляторного русла, которые наблюдаются при сахарном диабете - сужением просвета капилляров и утолщением базальных мембран эндотелиоцитов [18; 19]. На 30-й день отмечалось накопление экстраваскулярной жидкости в легких, что превысило контрольные значения (р<0,01) и соответствующий показатель СУ крыс (р<0,01). Обращает на себя внимание, что на 45-й день показатели водного баланса легких у СН крыс приобрели изменения, характерные для отечности легочной ткани -повышалось содержание общей и внеклеточной жидкости на фоне снижения сухого остатка. Можно предположить, что к этому сроку развития диабета нарастает оводнение межклеточного вещества, вызванное увеличением количества гепарансульфата [18], связывающего воду, в составе сосудистой ба-зальной мембраны и интерстициального пространства. Помимо этого, утилизация избытка глюкозы по полиоловому пути с накоплением сорбитола [1], обладающего выраженными гидрофильными свойствами, также может способствовать гипергидратации легких. У СУ особей на 45-й день увеличивалось кровенаполнение легких относительно контроля на 85% (р<0,05). К 60-му дню у СН животных сохранялся повышенный уровень общей жидкости в легких по сравнению с исходными данными (р<0,05).
В целом можно сказать, что в условиях экспериментального сахарного диабета дисбаланс показателей водного обмена и кровенаполнения легких у СН крыс выражен в большей степени, чем у СУ животных, что проявилось в тенденции к дегидратации легочной ткани в течение первых 30 дней и в гипергидратации на протяжении последующих 30 дней. Вероятно, процессы фильтрации и резорбции жидкости в легочной ткани СН крыс в большей степени подвержены влиянию измененного гормонального и метаболического фона, что может быть связано с особенностями реагирования рецепторного аппарата легких на действие регулирующих факторов в условиях диабета. В пользу подобного утверждения можно привести результаты исследований, проведенных рядом авторов [20]. Было показано, что в условиях оксидативного стресса экспрессия генов белков, регулирующих легочный транспорт глюкозы, изменялась в частности экспрессия Na-зависимого транспортера глюкозы (SGLT-1) была снижена, в то время как экспрессия GLUT-1 имела минимальные изменения. Также было получено подтверждение, что глюкоза в легких во многом определяет интенсивность обмена натрия и воды, как это имеет место в почках [21]. В условиях нарушенного гликемического профиля крови при сахарном диабете, возможно, что транспорт натрия и сопряженный с ним транспорт воды претерпевает изменения, способствующие развитию гипергидратации в легких крыс, предрасположенных к стрессу, на фоне увеличения содержания в межклеточном пространстве гидрофильных веществ.
Введение даларгина на протяжении 20 дней способствовало восстановлению сниженного уровня кровенаполнения у СН крыс по сравнению с диабетом. Однако сочетанное воздействие не устраняло вызываемое метаболическим стрессом накопление общей и внеклеточной жидкости на последующих сроках у этой группы животных. Более того, у СУ особей при введении даларгина отмечалось увеличение общей жидкости легких в сочетании со снижением сухого остатка на 30-й и 45-й дни (р<0,05), чего не наблюдалось при изолированном диабете. К 60-му дню у пассивных крыс сохранялось, как при диабете, увеличение общей жидкости, при этом оно было больше значения активных особей (р<0,01), у которых на данном сроке показатели водного баланса легких соответствовали исходным величинам.
Из литературных данных известно, что даларгин, стимулируя опиоидные рецепторы в эндотелии артерий, способствует увеличению синтеза NO, вызывающего вазодилатацию и снижение периферического сосудистого сопротивления [22; 23]. В то же время в некоторых работах [24] в экспери-
80
Н.Н. Васильева, И.Г. Брындина
ментах на изолированных легких крыс было продемонстрировано, что введение лей-энкефалина вызывало дозозависимую вазоконстрикцию легочных сосудов. На основании полученных результатов авторы делают выводы, что лей-энкефалин оказывает прямое сосудосуживающее действие на сосуды малого круга кровообращения. В ряде других работ [25] было выяснено, что при введении опиоидов в легочную артерию кошек и собак происходило сужение преимущественно венозной части сосудистого русла легких. По-видимому, вазоактивные эффекты лей-энкефалина и его аналогов реализуются противоположным образом на легочные артерии и вены, что в конечном итоге приводит к повышению кровенаполнения легких, а возможно, и к гипергидратации легочной ткани.
Таким образом, введение даларгина лишь частично корригирует вызванные метаболическим стрессом изменения водного баланса и кровенаполнения легких.
Водный баланс и кровенаполнение легких при введении даларгина на фоне метаболического стресса у стресс-устойчивых и стресс-неустойчивых крыс
Легочный коэффици- Сухой остаток,% Кровенапол-нение,% Общая жидкость,% Экстравас-кул. жид-
ент,% кость,%
Конт- СН 0,64 ± 0,3 19,1 ± 0,49 12,4 ± 0,78 80,91 ± 0,49 70,61 ± 0,88
роль (п=14) СУ 0,64 ± 0,2 19,23 ± 0,74 12,07 ± 1,59 80,77 ± 0,74 70,75 ± 1,04
10 дней (п=32) СН (А+Д) 0,65 ± 0,03 19,98 ± 0,72 12,96 ± 1,63 80,02 ± 0,72 69,26 ± 1,03
СН (А) 0,81 ± 0,07* 19,94 ± 2,61 7,97 ± 1,88* 76,07 ± 2,82 69,45 ± 2,09
СУ (А+Д) 0,65 ± 0,04 19,85 ± 0,94 10,61 ± 0,97 80,15 ± 0,94 70,95 ± 0,55
СУ (А) 0,67 ± 0,05 23,24 ± 0,72* 9,39 ± 1,38 76,76 ± 0,72* 68,96 ± 1,06
20 дней (п=32) СН (А+Д) 0,67 ± 0,06 20,72 ± 1,67 10,18 ± 1,32 79,28 ± 1,67 70,83 ± 1,12
СН (А) 0,63 ± 0,1 20,95 ± 3,21 8,16 ± 1,92* 79,05 ± 3,21 69,19 ± 1,64
СУ (А+Д) 0,67 ± 0,05 18,69 ± 1,74 10,9 ± 0,48 79,91 ± 1,52 70,92 ± 1,45
СУ (А) 0,68 ± 0,06 20,99 ± 1,21 13,39 ± 2,8 79,01 ± 1,21 67,89 ± 2,6
30 дней (п=32) СН (А+Д) 0,69 ± 0,03 15,75 ± 0,71* 12,3 ± 0,88 84,25 ± 0,71* 74,04 ± 0,89*
СН (А) 0,80 ±0,09 17,49 ± 1,54 6,28 ± 1,05* 82,51 ±1,54 77,29 ± 1,09*#
СУ (А+Д) 0,61 ± 0,02 16,89 ± 0,5* 12,4 ± 1,34 83,11 ± 0,5* 72,82 ± 1,42
СУ (А) 0,85 ±0,07** 19,26 ± 1,56 12,33 ± 1,59 80,74 ± 1,56 70,51 ± 2,11
45 дней (п=32) СН (А+Д) 0,68 ± 0,05 15,8 ± 0,31* 15,47 ± 1,25 84,2 ± 0,31* 72,36 ± 0,57*
СН (А) 0,85 ± 0,11* 15,08 ± 1,09* 13,63 ± 1,3 84,92 ± 1,1*# 73,61 ± 1,79#
СУ (А+Д) 0,64 ± 0,04 16,22 ± 0,8* 13,59 ± 1,07 83,78 ± 0,8* 72,51 ± 1,13
СУ (А) 0,92 ± 0,16* 16,93 ± 1,01 22,38 ± 3,03* 80,71 ± 0,3 62,13 ± 2,76*
60 дней (п=32) СН (А+Д) 0,78 ± 0,04* 16,54 ± 0,37* 14,35 ± 0,87 83,46 ± 0,37*# 71,89 ± 1,07
СН (А) 0,66 ± 0,04 18,33 ± 0,56 12,38 ± 2,57 83,2 ± 0,68* 72,93 ± 2,07
СУ (А+Д) 0,71 ± 0,04 18,02 ± 0,94 11,55 ± 0,42 80,75 ± 0,83 70,35 ± 1,29
СУ (А) 0,65 ± 0,07 19,21 ± 0,71 12,11 ± 1,09 81,05 ± 0,53 70,48 ± 0,92
Примечания: * - статистически значимые отличия от контроля (* -р<0,05), # - статистически значимые отличия между СН и СУ животными (# -р<0,05). А - аллоксановый диабет, А+Д - введение даларгина на фоне аллоксанового диабета.
Выводы
1. Метаболический стресс приводит к нарушениям водного обмена легких в большей степени у стресс-неустойчивых крыс, что проявляется снижением кровенаполнения в первые 30 дней развития диабета и гипергидратации в последующие 30 дней наблюдения.
2. Введение даларгина частично корригирует изменения водного баланса легких в условиях метаболического стресса, способствуя восстановлению кровенаполнения легких стресс-неустойчивых особей, но не предотвращает гипергидратацию легочной ткани у стресс-устойчивых и стресс-неустойчивых крыс после 30 дней сочетанного воздействия.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
2013. Вып. 3
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балаболкин М.И., Клебанова Е.М. Роль окислительного стресса в патогенезе сосудистых осложнений диабета: лекция // Проблемы эндокринологии. 2000. Т. 46, № 6. С. 29-34.
2. Волчегорский И.А., Рассохина Л.М., Мирошниченко И.Ю. и др. Влияние про- и антиоксидантов на чувствительность к инсулину и толерантность к глюкозе // Бюл. эксперим. биол. и медицины. 2010. Т. 150, № 9. С. 295-301.
3. Baynes J., Thorpe S. Role of oxidative stress in diabetes complications: A new perspective on an old paradigm // Diabetes. 1999. Vol. 48, N 1. P. 1-9.
4. West J.B. Respiratory physiology - the essentials. Baltimore: Williams & Wilkins, 2008. 186 p.
5. Foster D.J., Ravikumar P., Bellotto D.J. et al. Fatty diabetic lung: altered alveolar structure and surfactant protein expression // Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 2010. Vol. 298, N 3. L392-L403.
6. Hsia C.C., Raskin P. The diabetic lung: relevance of alveolar microangiopathy for the use of inhaled insulin // Am. J. Med. 2005. Vol. 118. P. 205-211.
7. Уэйр Е.К., Ривс Дж.Т. Физиология и патофизиология легочных сосудов / пер. с англ. М.: Медицина, 1995. 672 с.
8. Тель Л.З., Лысенков С.П. Центральные нервные механизмы отека легких. Алма-Ата: Казахстан, 1989. 238 с.
9. Ланкин В.З., Корчин В.И., Коновалова Г.Г. и др. Роль антиоксидантных ферментов и антиоксиданта пробу-кола в антирадикальной защите р-клеток поджелудочной железы при аллоксановом диабете // Бюл. эксперим. биол. и медицины. 2004. Т. 137, №1. С. 27-31.
10. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З. Окислительный стресс: Патологические состояния и заболевания. Новосибирск, 2008. 284 с.
11. Лебедько О.А., Тимошин С.С. Коррекция даларгином нарушений процессов синтеза ДНК и свободноради-кального окисления, индуцированных L-NAME, в органах дыхания новорожденных белых крыс // Бюл. эксперим. биол. и медицины. 2002. Т. 133, № 5. С. 501-503.
12. Таджибова Л.Т., Астаева М.Д., Исмаилова Ж.Г. и др. Влияние даларгина на свободнорадикальные процессы в крови крыс при умеренной гипотермии // Бюл. эксперим. биол. и медицины. 2010. Т. 150, № 9. С. 271-274.
13. Судаков К.В., Умрюхин П.Е. Системные основы эмоционального стресса. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. 112 с.
14. Коплик Е.В. Метод определения критерия устойчивости крыс к эмоциональному стрессу // Вестн. нов. мед. технол. 2002. Т. 9, № 1. С. 16-18.
15. Пальчикова Н.А., Кузьминова О.И., Селятицкая В.Г. Влияние перфторана на чувствительность животных к диабетогенному действию аллоксана и течение экспериментального диабета // Бюл. СО РАМН. 2006. № 3 (121). С. 113-116.
16. Бобриков А.В. Влияние искусственной вентиляции на сосудистую проницаемость и лимфатический дренаж легких (экспериментальное исследование): автореф. дис. ... канд. мед. наук. СПб, 1999. 18 с.
17. Меньшиков В.В. Лабораторные методы исследования в клинике. М.: Медицина, 1987. 365 с.
18. Nicolaie T., Zavoianu C., Nuta P. Pulmonary involvement in diabetes mellitus // Curr. Drug. Targets Inflamm Allergy. 2004. Vol. 3, N 4. P. 455-458.
19. Popov D., Simionescu M. Alterations of lung structure in experimental diabetes, and diabetes associated with hy-perlipidaemia in hamsters // Eur. Respir. J. 1997. Vol. 10, N 8. P. 1850-1858.
20. Allen C.B., Guo X.L., White C.W. Changes in pulmonary expression of hexokinase and glucose transporter mRNAs in rats adapted to hyperoxia // Am. J. Physiol. 1998. Vol. 274, N 3, Pt. 1. P. 320-329.
21. Лысенков С.П., Сочнева Е.Н., Черникова В.Н., Лысенкова Т.Г. Роль инсулина и глюкозы в регуляции водного обмена в легких // Физиологические и патологические аспекты патогенеза, клиники, диагностики и лечения заболеваний органов дыхания. Алма-Ата, 1992. С. 33-35.
22. Маслов Л.Н., Федорова Н.А., Дудко В.А., Карпов Р.С. Антиангинальный и антиатерогенный эффект D-Ala2-Leu5-Arg6-энкефалина (даларгина) // Клин. фармакол. и терапия. 2003. Т. 12, № 4. С. 80-83.
23. Маслов Л.Н., Лишманов Ю.Б., Максимов И.В. и др. Влияние агониста д- и 5-опиоидных рецепторов далар-гина на сократимость миокарда и коронарную перфузию у больных, перенесших инфаркт миокарда // Клин. фармакол. и терапия. 2004. Т. 13, № 4. С. 47-52.
24. Gillespie M.N., Bowdy B.D., Reinsel C.N. et al. Leu-enkephalin provokes naloxone-insensitive pulmonary vasoconstriction // Life Sci. 1984. Vol. 34, N 12. P. 1177-1183.
25. Hakim T.S., Grunstein M.M., Michel R.P. Opiate action in the pulmonary circulation / Pulm. Pharmacol. 1992. Vol. 5, N 3. P. 159-165.
Поступила в редакцию 29.03.13
82
Н.Н. Васильева, И.Г. Брындина
N.N. Vasilyeva, I. G. Bryndina
Water balance and blood supply of lung after dalargin administration in rats with different stress resistance under the metabolic stress
In present work the impact of dalargin on lung water balance and blood supply changed by metabolic stress in rats with different stress resistance was studied. It is shown that changes of estimated parameters were more significant in stress vulnerable animals: there were the decrease of blood supple during 30 days of experiment and hyperhydratation of lungs during the next 30 days. Dalargin administration led to restoration of blood supple to control level in stress vulnerable ruts, but doesn't prevent lung tissue hyperhydration in both groups of animals after 30 days of combined exposure.
Keywords: water balance of lung, metabolic stress, dalargin, individual stress resistance.
Васильева Наталья Николаевна, кандидат медицинских наук, доцент E-mail: doctornava@list.ru
Брындина Ирина Георгиевна, доктор медицинских наук, профессор E-mail: bryndina@udm.net
ГБОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская
академия» Минздрава России
426034, Россия, г. Ижевск, ул. Коммунаров, 281
Vasilyeva N.N.,
candidate of medical science, associate professor E-mail: doctornava@list.ru
Bryndina I.G.,
doctor of medical science, professor E-mail: bryndina@udm.net
Izhevsk State Medical Academy
462034, Russia, Izhevsk, Kommunarov st., 281
