Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

Bizenkova M.N.

В опытах на беспородных белых мышах с экспериментальной острой гипоксической гипок­сией обнаружено резкое увеличение содержания в крови промежуточных продуктов липопероксидации - диеновых конъюгатов (ДК) и малонового диальдегида (МДА) на фоне подавления активно­сти ферментного и неферментного звеньев анти-оксидантной системы крови. Показатели содер­жания в крови МДА, ДК, SH - групп, молекул средней массы (МСМ), а также активности супероксиддисмутазы (СОД) могут быть использо­ваны в качестве объективных чувствительных критериев оценки тяжести метаболических рас­стройств при острой гипоксического гипоксии, а также эффективности использования в комплекс­ной терапии гипоксических состояний антиги-поксантов, антиоксидантов, мембранопротекто-ров.

Как известно, гипоксия - типовой патоло­гический процесс, осложняющий течение раз­личных заболеваний инфекционной и неинфек­ционной природы, определяющий в значительной мере тяжесть течения патологии и ее исход [4,6,10].

Острая гипоксия может носить экзогенный и эндогенный характер, возникать в процессе развития обструктивных и рестриктивных форм дыхательной недостаточности, как следствие нарушения нервной и гуморальной регуляции дыхания, системных или локальных нарушений гемодинамики, микроциркуляции, утилизации кислорода в тканях и т.д.

В последние годы в связи с возникновени­ем экстремальных, экологических и социально-политических ситуаций, все большее значение приобретает целесообразность исследования па­тогенеза метаболических расстройств при экзо­генной гипоксической гипоксии, а также выявле­ние принципиальных возможностей их медика­ментозной коррекции с использованием антигипоксантов, антиоксидантов, мембранопротекто-ров [7].

Результаты проведенных нами ранее ис­следований [1] убедительно свидетельствуют о том, что в условиях экспериментальной острой экзогенной гипоксической гипоксии у белых мышей возникало резкое увеличение содержания гидроперекиси липидов (ГПЛ) и МДА в тканях коры головного мозга при одновременном сни­жении активности каталазы.

Целью настоящего исследования явилась дальнейшая оценка характера и механизмов развития метаболических расстройств у эксперимен­тальных животных при острой гипоксической гипоксии по ряду интегративных показателей содержания в крови продуктов липопероксида-ции, а также активности антиоксидантной систе­мы крови.

Материалы и методы исследования

Эксперименты выполнены на 240 беспо­родных белых мышах массой 20 - 22г, включаю­щих 2 группы наблюдения: контрольную и с ост­рой гипоксической гипоксией. Каждая группа была разделена на 8 подгрупп, включающих по 15 мышей в каждой, для определения соответст­вующих метаболических параметров. Острую гипоксию моделировали, помещая животного в герметически закрытый сосуд, объемом 250 мл.

Изучены следующие показатели:

  • об активности процессов липопероксида-ции судили по уровню содержания в крови ГПЛ и МДА, определяемых общепринятыми спектрофо-тометрическими методами исследования [3,9];
  • о состоянии ферментного звена антиок-сидантной системы крови судили по активности СОД и каталазы, определяемых соответственно спектрофотометрическими методами исследова­ния в модификации Fried R. et al., 1975; Conen S. et al., 1970.
  • одновременно определяли содержание в крови витамина Е [2], уровень общих сульфгид-рильных групп (- SH-) групп [11], перекисную резистентность эритроцитов [8].

Интегративным показателем состояния ау­тоинтоксикации явилось определение молекул средней массы (МСМ) в крови [5].

Результаты исследований были подвергну­ты статистическому анализу с помощью про­грамм Statistica 99 (Версия 5.5 А, «Statsoft, Inc», г. Москва, 1999); «Microsoft Excel, 97 SR-1» (Micro­soft, 1997). Проведен расчет коэффициентов ли­нейной корреляции.

Результаты и их обсуждение

Проведенные исследования позволили вы­явить ряд закономерных вторичных неспецифи­ческих расстройств, развивающихся уже спустя 30 мин с момента развития острой гипоксической гипоксии: так, чувствительным критерием гипок-сического синдрома явилось резкое увеличение содержания в крови ДК и МДА (табл.1).

Касаясь механизмов избыточного накоп­ления продуктов липопероксидации в крови в условиях гипоксической гипоксии, необходимо отметить возможность развития блокады конеч­ного звена дыхательной цепи в связи с дефици­том кислорода и соответственно разгрузки дыха­тельной цепи от постоянно пополняющих ее электронов за счет «утечки» электронов по пути следования к цитохромоксидазе. При этом воз­можно одноэлектронное восстановление кисло­рода на убихиноне с образованием супероксидно­го анион - радикала и перекиси водорода [4,7].

Образование супероксид - анион радикала в условиях гипоксии может быть связано и с уси­лением распада адениловых нуклеотидов, избы­точным накоплением ксантина и гипоксантина, усилением трансформации ксантидегидрогеназы в ксантиоксидазу с последующим образованием активных форм кислорода (АФК) в процессе ме­таболизма гипоксантина. В свою очередь, под влиянием АФК происходит отрыв атомов водо­рода от молекул полиненасыщенных жирных кислот, прежде всего, находящихся в α - положе­нии по отношению в двойной связи, что приводит к перемещению этой двойной связи с образова­нием диенового конъюгата. При дальнейшей окислительной дегенерации клеточных структур возникает образование высокотоксичных продук­тов перекисного окисления липидов (ПОЛ) - аль­дегидов, кетонов, спиртов [10].

В последующем представлялось целесооб­разным выяснить состояние ферментного и не­ферментного звеньев антирадикальной защиты клеток в условиях острой гипоксии, для чего ис­следованы активность СОД, каталазы, уровень витамина Е и общих SH - групп крови, а также перекисная резистентность эритроцитов (ПРЭ).

Как оказалось, активность СОД цельной крови при острой гипоксической гипоксии резко снижалась, в то время как активность каталазы возрастала (табл. 1).

Известно, что уровень активности внутри­клеточных ферментативных антиоксидантных систем, в частности, СОД и каталазы, генетиче­ски детерминирован. Причем, избыточное накоп­ление в клетках супероксидного анион - радикала или перекиси водорода сопровождается дере-прессией участков генома, ответственных за ак­тивность ферментов антирадикальной защиты клеток. В связи с этим очевидно, что обнаружен­ное нами возрастание активности каталазы носит адаптивно - компенсаторный характер в ответ на образование АФК [4,6,10].

Активированная в условиях острой гипок­сии каталаза разлагает перекись водорода, в то же время окисленная в этой реакции каталаза функ­ционирует как пероксидаза, субстратами дейст­вия которой могут быть этанол, метанол, фор­мальдегид и другие доноры водорода.

Как известно, СОД существенно ускоряет дисмутацию супероксидного анион - радикала, в процессе которой образуется перекись водорода. Последняя восстанавливается до воды в основ­ном при участии каталазы и глутатионпероксида-зы [10].

Выявленный нами факт подавления актив­ности СОД свидетельствует о быстром срыве генетически детерминированных механизмов адаптации и избыточном накоплении в условиях острой гипоксической гипоксии супероксидного анион - радикала. Последний относится к наибо­лее стабильным соединениям, обладает способ­ностью диффундировать с места генерации через клеточные и внутриклеточные мембраны либо путем пассивной диффузии, либо по анионным каналам, вызывая цитотоксический эффект.

Как показали результаты проведенных на­ми исследований, характерным метаболическим признаком острой гипоксии является снижение содержания общих SH - групп в крови (табл. 1). Как известно, SH - соединениям, к числу кото­рых относится глутатион, цистеин, цистин, ме-тионин, отводится ведущая роль в защите клеток от гидроксильного радикала [11].

Снижение содержания в крови SH - групп убедительно свидетельствует о быстроразвиваю-щейся в условиях гипоксии абсолютной недоста­точности антирадикальной защиты клеток.

Подтверждением этого положения являет­ся резкое снижение содержания витамина Е в сыворотке крови при гипоксической гипоксии. Витамин Е, как известно, имеет важное биологи­ческое значение и определенные особенности метаболизма. Этот витамин жирорастворим, его основная локализация - гидрофобный слой био­логических мембран, где он инактивирует, глав­ным образом, радикалы жирных кислот [2].

Выявленный нами дефицит ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной систе­мы крови является одним из ведущих механизмов цитолиза клеток, в частности, эритроцитов в ус­ловиях острой гипоксии. Об этом свидетельству­ет выраженное снижение осмотической рези­стентности эритроцитов и соответственно возрастание процента гемолизированных эритроцитов при острой гипоксии (табл. 1).

Закономерным признаком аутоинтоксика­ции при острой гипоксии является увеличение содержания в крови молекул средней массы (500 - 5000Д), что свидетельствует об активации ката-болических реакций, избыточном образовании продуктов распада клеток.

Выводы:

  1. Развитие острой экзогенной экспери­ментальной гипоксической гипоксии сопровож­дается аутоинтоксикацией, интенсификацией процессов липопероксидации, избыточным нако­плением в крови МСМ, цитотоксических метабо­литов (МДА и ДК), уже через 30 мин с момента развития патологии.
  2. Активация процессов липопероксида-ции, дестабилизации биологических мембран при острой гипоксической гипоксии связана с разви­тием недостаточности ферментного и нефер­ментного звеньев антирадикальной системы кро­ви, на что указывают дефицит витамина Е, сни­жение активности СОД, уровня SH - групп кро­ви, снижение перекисной резистентности эритро­цитов.
  3. Высокочувствительными информа­тивными критериями развития метаболических расстройств при острой гипоксической гипоксии и оценки эффективности терапии являются пока­затели содержания в крови МДА, ДК, SH - групп, витамина Е и активности СОД.

Таблица  1. Показатели состояния процессов липопероксидации и активности антиоксидантной системы крови при острой экспериментальной гипоксической гипоксии 

Группы

наблюдения

Изучаемые

показатели

Контроль

Острая гипоксическая гипоксия

М±m

М±m

р

Малоновый диальдегид (МДА), мкмоль/мл

3,42±0,062

6,785±0,3747

p<0,001

Гидроперекиси липидов (ГПЛ), ед/мл цельной крови

3,46±0,074

5,53±0,164

p<0,001

МСМ, ед. экс. сыворотка крови

0,23±0,004

0,264±0,0016

p<0,001

SH-группы, ммоль/л, крови

2,27±0,073

0,95±0,057

p<0,001

Каталаза, мкЕ/л, цельная кровь

2,91±0,083

4,58±0,253

p<0,001

Супероксиддисмутаза (СОД), ед/мл, цельная кровь

415,9±10,06

351,5±18,85

p<0,001

ПРЭ, у.е.

1,64±0,092

2,23±0,129

p<0,005

Витамин Е, у.е., сыворотка кро­ви

24,71±1,102

17,87±1,054

p<0,001

  Примечание: n - во всех группах наблюдения - 16; р - рассчитано по отношению к контролю.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Бизенкова М.Н., Романцов М.Г., Чеснокова Н.П. Метаболические эффекты антиоксидантов в условиях острой гипоксической гипоксии / Фундаментальные исследования. - 2006. -№1. - С. 17-22.
  2. Габриэлян Н.И. Методы определения витамина Е в сыворотке крови / Н.И. Габриэлян, Э.Г. Левицкий, О.И. Щербакова // Тер. архив. - 1983. - №6. - С. 76 - 78.
  3. Гаврилов В.Б. Спектрофотометриче-ское определение содержания гидроперекисей липидов в плазме крови / В.Б. Гаврилов, М.И. Мешкорудная // Лаб. дело. - 1983. - №3. - С. 33-35.
  4. Зайцев В.Г., Закревский В.И. Методо­логические аспекты исследований свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма // Вестник Волгоградской медицин­ской академии (ВМА; Тр., т. 54, вып. 4) - Волго­град, 1998. - С. 49-53.
  5. Ковалевский А.Н. Замечания по скри-нинговому методу определения молекул средних масс / А.Н. Ковалевский, О.Е. Нифантьев // Лаб. дело. - 1989. - №10. - С. 35-39.
  6. Патологическая физиология и биохи­мия: Учебное пособие для ВУЗов / - М.: Изда­тельство «Экзамен». 2005. - 480с. - с.140-151.
  7. Петрович Ю. А., Гуткин Д. В. Сво-боднорадикальное окисление и его роль в па­тогенезе воспаления, ишемии и стресса // Патоло­гическая физиология и экспериментальная тера­пия. -1986. -N 5. -С. 85-92.
  8. Покровский А.А. К вопросу о пере-кисной резистентности эритроцитов / А.А. По­кровский, А.А. Абраров // Вопр. питания. - 1964. - №6. - С. 44-49.
  9. Суплонов С.Н. Суточные и серозные ритмы перекисей липидов и активности суперок-сиддисмутазы в эритроцитах у жителей средних широт и Крайнего Севера / С.Н. Суплонов, Э.Н. Баркова // Лаб. дело. - 1986. - №8. - С. 459 - 463.
  10. Типовые патологические процессы / Н.П. Чеснокова: Монография // Издательство Саратовского медицинского университета. 2004. - 400 с. - С. 132-136.
  11. Фоломеев В.Ф. Фотоколориметриче­ские ультрамикрометод количественного опреде­ления сульфгидрильных групп белка и небелко­вых соединений крови / В.Ф. Фоломеев. // Лаб.дело. - 1981. - №1. - С. 33-35.