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 антиоксидантной системы крови. Достигнута эффективная коррекция метаболических сдвигов, спустя 30 мин с момента развития острой гипоксической гипоксии, с помощью комплексного препарата - цитофлавина. Последний обеспечивает активацию НАД - зависимых, а также флавинзависимых дегидрогеназ, усиливает энергообеспечение клеток, а также их антирадикальную защиту в процессе активации убихиноновых оксиредуктаз и восстановления глутатиона.
Процессы свободнорадикального окисления являются необходимым звеном метаболической активности клеток в условиях нормы при наличии сбалансированности антирадикальной защиты клеток и интенсивности образования свободных радикалов, в частности, активных форм кислорода (АФК). В настоящее время дано четкое объяснение происхождению свободных радикалов при различных формах патологии, осложненных развитием гипоксического синдрома.
Как известно, в условиях нормы около 98% молекулярного кислорода подвергается тетравалентному восстановлению в митохондриях в биологическом процессе, связанном с генерацией АТФ (Ерохин И.А., Шляпников С.Н., 1997).
Около 1-2% общего количества потребляемого кислорода подвергается одновалентному восстановлению с образованием так называемых свободнорадикальных соединений, имеющих неспаренный электрон на внешней орбитали. В условиях гипоксии различного генеза в связи с дефицитом кислорода происходит разгрузка дыхательной цепи за счет утечки электронов на пути следования к цитохромоксидазе. При этом возникает последовательное одновалентное восстановление кислорода с образованием супероксидного анион - радикала, перекиси водорода, гидроксильного радикала. Последние обладают выраженным цитотоксическим действием [7].
В цитозоле клеток образование супероксидного анион - радикала возможно при участии ксантиноксидазы, активируемой в условиях гипоксии, а также в процессе метаболизма и взаимопревращения катехоламинов, простагландинов, лейкотриенов в системах, содержащих кислоты переменной валентности, в микросомах и т.д.
Вышеизложенное делает очевидным тот факт, что в механизмах развития гипоксического некробиоза клеток важная роль должна быть отведена избыточному образованию свободных радикалов и соответственно дестабилизации структурных компонентов клеток различной функциональной значимости под влиянием указанных соединений [2]. Последнее определяет целесообразность апробации различных антигипоксантов, антиоксидантов, мембранопротекторов при различных видах гипоксии [5].
Целью настоящего исследования явилось изучение метаболических эффектов цитофлавина в условиях экспериментальной острой гипоксической гипоксии.
Цитофлавин - новый фармакологический препарат со свойствами антигипоксанта и антиоксиданта, предложенный фирмой «Полисан», 2000г.
Материалы и методы исследования
Эксперименты проведены на 360 беспородных белых мышах - самцах массой 20-22 г.
Острую экзогенную гипоксическую гипоксию моделировали, помещая животного в герметически закрытый сосуд объемом 250 мл. Продолжительность жизни животных без медикаментозной коррекции составляла в среднем 32,2 мин.
Проведена сравнительная оценка состояния процессов липопероксидации и активности антиоксидантной системы крови в 3-х группах наблюдения:
- в интактной группе животных;
- в группе животных с экспериментальной гипоксической гипоксией без медикаментозной коррекции;
- в группе животных с экспериментальной гипоксией, развивающейся на фоне предварительного введения цитофлавина.
Цитофлавин вводили внутрибрюшинно в дозе 1,2 мл/кг за 5 мин до моделирования гипоксии.
О состоянии процессов липопероксидации судили по содержанию в крови гидроперекисей липидов (ГПЛ) и малонового диальдегида (МДА), определяемых общепринятыми спектро-фотометрическими методами [4,9]. О состоянии ферментного звена антиоксидантной системы крови судили по активности супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы, определяемых соответственно спектрофотометрическими методами исследования в модификации Fried R. et al., 1975; Conen S. et al., 1970. О состоянии неферментного звена антирадикальной защиты клеток судили по уровню витамина Е в сыворотке крови [3]. Одновременно определяли уровень общих сульфгидрильных групп (-SH-) [10], перекисную резистентность эритроцитов (ПРЭ) [8]. Интегративным показателем оценки состояния аутоинтоксикации явилось определение молекул средней массы (МСМ) в сыворотке крови [6].
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 Как показали результаты проведенных исследований закономерными особенностями системных метаболических расстройств, формирующихся на фоне острой гипоксической гипоксии, является активация процессов липопероксидации, недостаточность ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы крови с последующей дестабилизацией биологических мембран.
Об этом свидетельствовало избыточное накопление в крови ГПЛ и МДА (табл. 1), снижение активности СОД и уровня витамина Е в крови (табл. 2). Показателями абсолютной недостаточности антирадикальной защиты клеток явилось снижение общих SH - групп в сыворотке крови и ПРЭ (табл. 2).
Характерным признаком острой гипоксической гипоксии явилось увеличение содержания в крови МСМ (табл. 1).
Целью последующих экспериментальных исследований явилось определение возможности медикаментозной коррекции обнаруженных метаболических сдвигов и соответственно депотенцирование молекулярно-клеточных механизмов развития гипоксической дезорганизации структуры и функции клеток различных органов и тканей.
Для частичного решения этого вопроса использовали введение цитофлавина, предшествующее развитию гипоксической гипоксии.
Как известно, цитофлавин является комплексным лекарственным препаратом, обладающим свойством антигипоксанта субстратного и регуляторного действия, а также антиоксиданта. Основными метаболическими активными компонентами цитофлавина являются янтарная кислота, никотинамид, рибоксин и рибофлавин мононуклеотид.
Как показали результаты исследований, цитофлавин подавляет чрезмерную интенсификацию липопероксидации и обеспечивает частичную реактивацию ферментного звена антиоксидантной системы крови.
Так, введение цитофлавина, предшествующее развитию гипоксической гипоксии, приводило к снижению уровня МДА, ГПЛ по сравнению с таковыми показателями в группе животных с гипоксией без медикаментозной коррекции (табл. 1).
Одновременно имело место возрастание активности СОД. Уровень витамина Е оставался сниженным, как и в опытах без медикаментозной коррекции. Активность каталазы несколько снижалась по сравнению с таковыми показателями без медикаментозной коррекции, но оставалась значительно выше показателей контроля (табл. 2).
Введение цитофлавина обеспечивало повышение стабильности эритроцитарных мембран и соответственно ПРЭ, а также увеличение уровня SH - групп, не достигающее, однако, показателей нормы (табл. 2).
Цитофлавин препятствовал развитию аутоинтоксикации, на что указывала нормализация уровня МСМ в сыворотке крови животных с гипоксической гипоксией, развивающейся на фоне медикаментозной коррекции (табл. 1). Положительные метаболические эффекты цитофлавина сопровождались резким увеличением продолжительности жизни животных до 52,2 мин. (р>0,001) [1].
Касаясь механизмов выявленного нами феномена депотенцирования метаболических расстройств при участии цитофлавина в условиях гипоксической гипоксии необходимо обратиться к следующим фактам. Как известно, наиболее зависимым от радикалов «субстратным» участком дыхательной цепи является NАД - дегирогеназа - убихинон, что свидетельствует о целесообразности активации альтернативных NAД - зависимых метаболических потоков и, прежде всего сукцинатдегидрогеназного шунта в условиях острой гипоксии. Именно таким свойством - вызывать активацию сукцинатдегидрогеназы - железосернистого флавопротеина - обладает один из компонентов цитофлавина - витамин В2 - рибофлавина мононуклеотид. Рибофлавин оказывает эффект антигипоксанта за счет увеличения активности флавинредуктаз, а его антиоксидантная активность связана со способностью обеспечивать восстановление глутатиона.
Установлено, что для восстановления дыхательной цепи митохондрии необходима активация не только флавинзависимых ферментов, но и никотинадениннуклеотид (НАД) - зависимых ферментов.
Один из компонентов цитофлавина - рибофлавина - никотинамид активирует НАД-зависимые ферменты клеток, в том числе антиоксидантные компоненты убихиноновых оксиретуктаз, защищающие мембраны клеток от деструктивного действия свободных радикалов.
Третий компонент цитофлавина - янтарная кислота - усиливает активность НАД-зависимых ферментов, дезактивирует пероксидазы в митохондриях.
И, наконец, последний компонент - рибоксин - агонист пуринергических рецепторов, оказывает выраженные метаболические эффекты через ГТФ - связанные белки (Gi - белки), усиливает энергообеспечение клеток.
Таким образом, все компоненты цитофлавина обладают взаимопотенцирующим антигипоксическим и антиоксидантным действием, препятствует развитию гипоксического некробиоза, пролонгирует время выживания животных при острой экзогенной гипоксической гипоксии.
Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:
- Эффективная коррекция метаболических сдвигов возможна спустя 30 мин с момента развития острой гипоксической гипоксии с помощью комплексного препарата - цитофлавина.
- Цитофлавин обеспечивает активацию НАД - зависимых, а также флавинзависимых дегидрогеназ, усиливает энергообеспечение клеток, а также их антирадикальную защиту в процессе активации убихиноновых оксиредуктаз и восстановления глутатиона.
Таблица 1. Влияние цитофлавина на показатели липопреоксидации крови и аутоинтоксикации при острой экспериментальной гипоксической гипоксии
Группы наблюдения
Изучаемые показатели |
Контроль |
Острая гипоксическая гипоксия |
|||
На фоне плацебо (физ. раствор) |
На фоне введения цитофлавина |
||||
М±m |
М±m |
р/р1 |
М±m |
р/р1 |
|
Малоновый ди-альдегид (МДА), мкмоль/мл |
3,42±0,062 |
6,75±0,373 |
p<0,001 p1>0,5 |
4,05±0,052 |
p<0,001 p1<0,001 p2<0,001 |
Гидроперекиси липидов (ГПЛ), ед/мл цельной крови |
3,46±0,074 |
5,51± 0,153 |
p<0,001 p1>0,5 |
3,21± 0,046 |
p<0,05 p1<0,001 p2<0,001 |
МСМ, ед. экс. сыворотка крови |
0,23±0,004 |
0,27±0,003 |
p<0,001 p1>0,5 |
0,228±0,0054 |
p>0,5 p1<0,001 p2<0,001 |
Примечание: n - во всех группах наблюдения - 16. р - рассчитано по отношению к контролю;
р1 - рассчитано по отношению к группе животных с гипоксической гипоксией без медикаментозной коррекции; р2 - рассчитано по отношению к плацебо (физ. раствор).
Таблица 2. Влияние цитофлавина на показатели антиоксидантной системы крови при острой экспериментальной гипоксической гипоксии
Группы наблюдения
Изучаемые показатели |
Контроль |
Острая гипоксическая гипоксия |
|||
На фоне введения плацебо (физ. раствор) |
На фоне введения цитофлавина |
||||
М±m |
М±m |
р/р1 |
М±m |
р/р1 |
|
Каталаза, мкЕ/л, цельная кровь |
2,91±0,083 |
4,61±0,249 |
p<0,001 p1>0,5 |
3,39± 0,054 |
p<0,001 p 1<0,001 p2<0,001 |
Супероксиддисму-таза (СОД), ед/мл, цельная кровь |
415,9±10,06 |
340,8±17,48 |
p<0,001 p1>0,5 |
381,9±10,15 |
p<0,05 p1<0,001 p2<0,001 |
ПРЭ, у.е. |
1,64±0,092 |
2,27±0,121 |
p<0,001 p1>0,5 |
1,33±0,103 |
p<0,05 p1<0,001 p2<0,001 |
Витамин Е, у.е., сыворотка крови |
24,71±1,102 |
17,59±1,011 |
p<0,001 p1>0,5 |
18,05±1,531 |
p<0,005 p1<0,001 p2<0,001 |
SH-группы, ммоль/л, кровь |
2,27±0,073 |
1,02±0,067 |
p<0,001 p1>0,5 |
1,68±0,033 |
p<0,001 p1<0,001 p2<0,001 |
Примечание: n - во всех группах наблюдения - 16. р - рассчитано по отношению к контролю;
р1 - рассчитано по отношению к группе животных с гипоксической гипоксией без медикаментозной коррекции; р2 - рассчитано по отношению к плацебо (физ. раствор).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
- Бизенкова М.Н., Романцов М.Г., Чеснокова Н.П. Метаболические эффекты антиоксидантов в условиях острой гипоксической гипоксии // Фундаментальные исследования. - 2006. -№1. - С. 17 - 21.
- Бизенкова М.Н., Чеснокова Н.П., Романцов М.Г. О роли активации процессов липопероксидации в механизмах ишемического повреждения миокарда // Современные наукоемкие технологии. - 2006. - №2. - С. 26-31
- 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.
- Гаврилов В.Б. Спектрофотометрическое определение содержания гидроперекисей липидов в плазме крови / В.Б. Гаврилов, М.И. Мешкорудная // Лаб. дело. - 1983. - №3. - С. 33-35.
- 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.
- Ковалевский А.Н. Замечания по скрининговому методу определения молекул средних масс / А.Н. Ковалевский, О.Е. Нифантьев // Лаб. дело. - 1989. - №10. - С. 35-39.
- Патологическая физиология и биохимия: Учебное пособие для ВУЗов / - М.: Издательство «Экзамен». 2005. - 480с. - с.140-151.
- Покровский А.А. К вопросу о перекисной резистентности эритроцитов / А.А. Покровский, А.А. Абраров // Вопр. питания. - 1964. - №6. - С. 44-49.
- Суплонов С.Н. Суточные и серозные ритмы перекисей липидов и активности супероксиддисмутазы в эритроцитах у жителей средних широт и Крайнего Севера / С.Н. Суплонов, Э.Н. Баркова // Лаб. дело. - 1986. - №8. - С. 459 - 463.
- Фоломеев В.Ф. Фотоколориметрические ультрамикрометод количественного определения сульфгидрильных групп белка и небелковых соединений крови / В.Ф. Фоломеев. // Лаб. дело. - 1981. - №1. - С. 33-35.
Библиографическая ссылка
Бизенкова М.Н., Чеснокова Н.П., Романцов М.Г., Невважай Т.А. МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЦИТОФЛАВИНА ПРИ ОСТРОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПОКСИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 9. – С. 45-48;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=11482 (дата обращения: 17.08.2024).