2014 год № 2

Теоретическая и экспериментальная медицина

УДК 678.048.-616-001.18/19

В.А. Доровских, О.Н. Ли, Н.В. Симонова, М.А. Штарберг, В.Ю. Доровских

Коррекция окислительного стресса цитофлавином при тепловом воздействии на организм

Контактная информация: Н.В. Симонова, e-mail: simonova.agma@yandex.ru

Резюме:

Тепловой стресс, приводящий к развитию различных дизрегуляционных процессов, направленных на трансформацию сложившегося гомеостаза, создает благоприятные условия для радикалообразования и способствует истощению мощности антиоксидантной системы в теплокровном организме. При адаптации организма к высоким температурам наблюдается диспропорция в гормональном и энергетическом статусе анаболических процессов, возникает дефицит биоэнергетических ресурсов и гипоксия тканей. Перспективным с этих позиций представляется использование препаратов, содержащих янтарную кислоту, являющуюся одним из метаболитов цикла Кребса. В экспериментальных условиях исследована возможность коррекции теплового воздействия введением сукцинатсодержащего препарата "Цитофлавин" (НТФФ "Полисан", Санкт-Петербург) в дозе 100 мг/кг. Анализ результатов эксперимента показал, что тепловое воздействие во все дни эксперимента активирует перекисное окисление липидов, снижая активность антиоксидантной системы организма (уровень витамина Е в 1,4 раза, каталазы - на 19-29 % относительно интактных животных). В условиях длительного теплового воздействия цитофлавин оказывал выраженное антиоксидантное действие, на что указывало снижение содержания продуктов пероксидации в 1,3-1,4 раза по сравнению с контролем и повышение активности компонентов антиоксидантной системы (церулоплазмина, витамина Е, каталазы) в 1,2-1,4 раза. Таким образом, использование сукцинатсодержащего препарата "Цитофлавин" в условиях длительного воздействия тепла на организм экспериментальных животных приводит к стабилизации процессов пероксидации на фоне повышения активности основных компонентов антиоксидантной системы.

Ключевые слова:

цитофлавин, тепловое воздействие, перекисное окисление липидов биологических мембран, продукты пероксидации (гидроперекиси липидов, диеновые конъюгаты, малоновый диальдегид), антиоксидантная система

V.A. Dorovskikh, O.N. Li, N.V. Simonova, M.A. Shtarberg, V.Yu. Dorovskikh

Correction of oxidative stress by cytoflavin under heat exposure

Summary:

Heat stress leading to the development of different deregulation processes, directed to the transformation of the formed homeostasis, creates favorable conditions for the radicals formation and contributes to the depletion of intensity of antioxidant system in the warm - blooded organism. During adaptation of the organism to heat, the disproportion in the hormonal and energy state of anabolic processes is observed, the deficiency of bioenergetic resources and hypoxia of tissues occur. In this case, the use of drugs containing succinic acid, which is one of metabolites of Krebs cycle, is perspective. In the experimental conditions, the possibility of correction of heat effect by means of introduction of succinate containing drug called "Cytoflavin" (Polysan, St. Petersburg) in the dose of 100 mg/kg was studied. The analysis of the experiment's results showed that heat effect during all days of the experiment activates lipid peroxidation decreasing the activity of antioxidant system of the organism (the level of vitamin E was 1,4 times less, catalase fell by 19-29% in intact animals). During a long period of heat effect, cytoflavin had an evident antioxidant action. The 1,3-1,4 times decrease of the content of peroxidation products in comparison with the control and the 1,2-1,4 times increase of activity of components of antioxidant system (ceruloplasmin, vitamin E, catalase) showed it. Therefore, the application of the succinate containing drug called "Cytoflavin" in the conditions of a long heat exposure of the organism of animals under experiment leads to the stabilization of the processes of peroxidation against the increase of antioxidant system activity.

Key words:

cytoflavin, heat influence, biological membranes lipid peroxidation, products of peroxidation (lipid hydroperoxides, diene conjugates, malonic dialdchyde), antioxidant system

Введение

Длительное высокотемпературное воздействие способствует нарушению структурного и энергетического гомеостаза в условиях усиления генерации активных метаболитов кислорода [13]. Образующиеся свободные радикалы нейтрализуются биоантиоксидантами различной химической природы [7]. В случае, когда емкости компонентов антиоксидантной системы (АОС) оказывается недостаточно, усиливается перекисное окисление липидов (ПОЛ), являющееся основной причиной нарушения структуры клеточных мембран, разобщения окислительного фосфорилирования, снижения энергообеспечения клеток и угнетения синтеза ферментов АОС [2, 8, 11, 14]. Возникает своеобразный порочный круг, предотвратить формирование которого можно путем применения средств, снижающих радикальную нагрузку на клеточные биоантиоксиданты, нормализующих энергетический обмен клеток, стабилизирующих клеточные мембраны и активизирующих синтез макромолекулярных и надмолекулярных структур клеток [6, 9].

Перспективным с этих позиций, на наш взгляд, является использование препаратов на основе янтарной кислоты, являющейся универсальным промежуточным продуктом обмена веществ, выделяющимся при взаимодействии углеводов, протеинов и жиров в живых клетках [1, 3, 5]. При увеличении нагрузки на какой-либо орган или систему организма, в частности, при воздействии температурного фактора, выходящего за пределы физиологического диапазона, энергия для их работы в основном обеспечивается в результате процесса окисления сукцинатов, причем механизм производства энергии, использующий сукцинаты, работает в сотни раз эффективнее, чем все другие механизмы производства энергии в организме [1]. Учитывая вышесказанное, экспериментальное обоснование эффективности применения сукцинатсодержащего препарата "Цитофлавин", разработанного научно-технологической фармацевтической фирмой "Полисан" и апробированного на клинических базах кафедры анестезиологии и реаниматологии Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, для коррекции процессов ПОЛ, индуцированных длительным высокотемпературным воздействием, является актуальным и открывает перспективы в регуляции различного рода стрессовых воздействий.

Цель исследования - изучение влияние цитофлавина на интенсивность процессов ПОЛ и состояние АОС при тепловом воздействии на организм.

Материалы и методы

При проведении экспериментов руководствовались основными положениями "Руководства по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ" [12]. Исследование одобрено Этическим комитетом Амурской государственной медицинской академии, соответствует нормативным требованиям проведения доклинических экспериментальных исследований (протокол № 4 от 01.06.2009).

Эксперимент проводили на белых беспородных крысах-самцах массой 150-200 г в течение 21 дня. Для изучения действия цитофлавина на организм экспериментальных животных была использована тепловая модель эксперимента, созданная и внедренная на базе Донецкого медицинского университета (1992). В эксперименте участвовало 3 группы животных по 30 крыс в каждой: 1-я - интактная группа, животные находились в стандартных условиях вивария; 2-я -контрольная группа, животные подвергались воздействию температуры +40±1-2 °С по 45 минут ежедневно в течение 21 дня в термостате воздушном лабораторном ТВЛ-К (Санкт-Петербург) с соблюдением адекватных условий влажности (45 %) и вентиляции на фоне ежедневного внутрибрюшинного введения животным непосредственно перед тепловым воздействием эквиобъемного вводимому препарату "Цитофлавин" (3-я группа) количества раствора натрия хлорида 0,9 % (2 мл/100 г массы животного); 3-я - подопытная группа, животным непосредственно перед тепловым воздействием в течение 21 дня внутрибрюшинно вводили цитофлавин в дозе 100 мг/кг. Исследование проводилось одновременно во всех группах в течение 21 дня, забой животных производился путем декапитации на 7, 14, 21 дни эксперимента. Интенсивность процессов ПОЛ оценивали, исследуя содержание гидроперекисей лииидов (ГП), диеновых конъюгатов (ДК), малонового диальдегида (МДА) и основных компонентов АОС-церулоплазмина, витамина Е, катал азы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Гл-6-ФДГ) по методикам, изложенным в ранее опубликованной нами работе [4]. Статистическую обработку биохимических данных проводили с помощью параметрического метода с использованием t-критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Результатами проведенных исследований было установлено, что тепловое воздействие на организм способствует повышению интенсивности процессов ПОЛ на фоне накопления продуктов радикального характера в крови контрольных крыс относительно интактных животных (табл. 1): содержание ДК возрастает на 27 % (7-й и 14-й дни эксперимента), 28 % (21-й день); ГП - на 25 % (7-й день), 24 % (14-й день), 25 % (21-й день); МДА - на 34 % (7-й день), 37 % (14-й день), 35% (21-й день). Рост уровня продуктов пероксидации при воздействии высоких температур сопровождается напряжением и истощением АОС организма (табл. 2), характерные изменения которой включают уменьшение содержания церулоплазмина (на 29 %, 33 %, 25 % на 7, 14 и 21 дни эксперимента соответственно) и витамина Е (на 27 %, 30 %, 29 % соответственно), снижение активности Гл-6-ФДГ (на 19 %, 20 %, 16 %) и каталазы (на 21 %, 29 %, 25 %), что свидетельствует о формировании окислительного стресса при гипертермии и согласуется с ранее опубликованными данными [13].

В условиях длительного теплового воздействия цитофлавин оказывает антиоксидантное действие, что подтверждается снижением содержания ДК в крови подопытных крыс в сравнении с контролем на 20 %, 24 %, 21 % к концу первой, второй и третьей недель эксперимента, ГП - на 17 %, 18 %, 23 %) соответственно, МДА - на 11 %, 23 %, 29 % (табл. 1). Анализируя активность компонентов АОС на фоне введения сукцинатсодержащего препарата (табл. 2), было констатировано повышение уровня церулоплазмина в крови подопытных животных относительно контрольных крыс на 10 % (7-й день), 23 % (14-й день), 14 % (21-й день), витамина Е - на 12 %, 23 %, 21 % соответственно, увеличение активности ферментов Гл-6-ФДГ (на 12-15 %) и каталазы (на 20-27 %). Повышение антиоксидантного статуса на фоне применения цитофлавина, содержащего янтарную кислоту, связано, на наш взгляд, с наличием у препарата косвенного антиоксидантного эффекта, в основе которого лежит: 1) восстановление концентрации АТФ, переключение метаболизма на аэробный с последующим увеличением синтеза антиоксидантов (прежде всего за счет сукцината); 2) увеличение синтеза глутатиона и церулоплазмина; 3) восстановление мембранных структур за счет регенерации фосфотидилхолина в реакции трансметилирования; 4) активация ФАД-зависимых ферментов окисления янтарной кислоты с увеличением уровня субстратов антиоксидантов (супероксидный радикал и перекись водорода) и компенсаторным ростом активности антиоксидантных ферментов. Полученные нами данные согласуются с результатами экспериментов Д.С. Суханова [10].

Таблица 1. Содержание продуктов ПОЛ (нмоль/мл) в крови крыс при длительном тепловом воздействии на фоне применения цитофлавина в дозе 100 мг/кг
Показатели	Сроки эксперимента	Группа 1, интактная (n=30)	Группа 2, тепло, контроль (n=30)	Группа 3, цитофлавин + тепло (n=30)
Диеновые конъюгаты	7-й день	33,5 ±3,3	46,0±2,3 р>0,05	36,8±1,2**
	14-й день	34,8±2,9	47,5±2,0*	36,3±1,1**
	21-й день	32,7±3,1	45,2±2,6*	35,9±0,8**
Гидроперекиси липидов	7-й день	24,7	33,6±0,8*	28,0±0,6**
	14-й день	25,6±2,8	33,8±0,9*	27,6±1,4*
	21-й день	25,7±2,4	34,1±0,7*	26,2±1,0**
Малоновый диальдегид	7-й день	4,1±0,5	6,2±0,2*	5,5±0,3 р_2,3>0,05
	14-й день	3,9±0,3	6,2±0,3*	4,8±0,2**
	21-й день	4,3±0,4	6,5±0,3*	4,6±0,2**

Примечание. * и ** - различия, достоверные по отношению к интактной* и контрольной** группам животных.

Таблица 2. Содержание компонентов АОС в крови крыс при длительном тепловом воздействии на фоне применения цитофлавина в дозе 100 мг/кг
Показатели	Сроки эксперимента	Группа 1, интактная, (n=30)	Группа 2, тепло, контроль (n=30)	Группа 3, цитофлавин+тепло (n=30)
Церулоплазмин (мкг/мл)	7-й день	29,5	20,9±0,6*	23,1±0,8 р_1,2>0,05
	14-й день	29,0±1,6	19,4±0,5*	25,1±1,5**
	21-й день	26,6±1,6	19,9±0,7*	23,2±0,5**
Витамин Е (мкг/мл)	7-й день	48,1±3,0	35,4±1,1*	40,4±1,3**
	14-й день	47,7±2,7	33,2±1,8*	43,2±0,9**
	21-й день	46,3±3,2	32,9±1,9*	41,4±1,1**
Гл-6-ФДГ (мкмоль НАДФН)	7-й день	7,0±0,2	5,7±0,2*	6,7±0,Г*
	14-й день	6,9±0,2	5,5±0,3*	6,5±0,2**
	21-й день	6,8±0,3	5,7±0,2*	6,5±0,1**
Каталаза (мкмоль Н₂O₂ г с )	7-й день	95,2±7,0	75,2±4,7*	94,0±4,2**
	14-й день	95,8±6,2	68,0±4,9*	93,0±2,6**
	21-й день	98,6±5,3	73,6±5,7*	95,6±3,8**

Примечание. * и ** - различия, достоверные по отношению к интактной* и контрольной** группам животных.

Таким образом, впервые экспериментально подтверждена возможность коррекции длительного теплового воздействия на организм введением сукцинатсодержащего препарата "Цитофлавин", снижающего интенсивность процессов ПОЛ биомембран на фоне достоверного увеличения активности основных компонентов АОС. Результаты исследования дают основание рекомендовать цитофлавин для повышения адаптационных возможностей организма при воздействии высоких температур.

Литература

1. Афанасьев В.В. Цитофлавин в интенсивной терапии. Пособие для врачей. - СПб., 2005. - 36 с.
2. Доровских В.А. Фармакологическая коррекция холодового воздействия в эксперименте: автореф. дис. … д-ра мед. наук. - Ленинград, 1987. - 48 с.
3. Доровских В.А., Ли О.Н., Симонова Н.В., и др. Влияние сукцинатсодержащих препаратов на интенсивность процессов пероксидации в условиях холодового воздействия // Бюл. физиол. и патол. дыхания. - 2013. - Вып. 50. - С. 56-60.
4. Доровских В.А., Ли О.Н., Штарберг М.А., и др. Антиоксидаитные свойства ремаксола в условиях холодового стресса // Дальневосточный медицинский журнал. - 2013. - № 3. - С. 115-117.
5. Доровских В.А., Симонова Н.В., Доровских Ю.В., и др. Коррекция холодового воздействия с помощью препарата, содержащего янтарную кислоту // Бюл. физиол. и патол. дыхания. - 2013. - Вып. 49. - С. 82-86.
6. Доровских В.А., Целуйко С.С., Кодинцев В.В. и др. Эмоксипин в клинике и эксперименте. - Благовещенск: АРМА, 2005. - 110 с.
7. Оковитый С.В., Шуленин С.Н., Смирнов А.В. Клиническая фармакология антигипоксантов и антиоксидантов. - СПб.: ФАРМиндекс, 2005. - 72 с.
8. Симонова Н.В. Фитопрепараты в коррекции процессов перекиси ого окисления липидов биомембран, индуцированных ультрафиолетовым облучением: автореф. дис, д-ра. биол. наук. - Благовещенск, 2012. - 48 с.
9. Симонова Н.В., Доровских В.А., Штарберг М.А. Адаптогены в коррекции процессов перекисного окисления липидов биомембран, индуцированных воздействием холода и ультрафиолетовых лучей // Бюл. физиол. и патол. дыхания. - 2011. - Вып. 40. - С. 66-70.
10. Суханов Д.С. Антиоксидантные свойства ремаксола, реамберина и адеметионина при лекарственных поражениях печени у больных на фоне противотуберкулезной терапии // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2013. - Т. 76, № 4. - С. 45-48.
11. Ушаков В.Ф., Заволовская. Л.И., Доровских В.А. и др. Проблемы северной пульмонологии (от знания - к действию). - Сургут: СурГУ, 2006. - 118с.
12. Хабриев Р.Ц. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. - М.: Медицина, 2005. - 832 с.
13. Шаповаленко II.С. Фармакологическая регуляция холодового и теплового воздействия в эксперименте: автореф. дис. канд. мед. наук. - Владивосток, 2011. - 25 с.
14. Niizuma К., En do II., Chan P. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction as determinants of ischemic neuronal death and survival // J. Neurochem. - 2009. - Vol. 109. - P. 133-138.