CC BY
20
УДК 577.121.7:616-001.16
ИММУНОМЕТАБОЛИЧЕСКИЕ И АКТОПРОТЕКТОРНЫЙ ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АКТИВАТОРОВ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
ПРИ ТЕПЛОВОМ ПОРАЖЕНИИ
© Суняйкина О.А., Бровкина И.Л., Быстрова Н.А.
Кафедра биологической химии Курского государственного медицинского университета
Изучено влияние мексидола, кудесана и гипоксена на функции иммунной системы, печени и мышечной ткани при тепловом поражении. Эксперименты проведены на крысах Вистар, прогретых в течение 1 ч. при 420С или 30 мин. при 450С. Тепловое поражение характеризуется угнетением иммунологических функций, нарушением метаболических процессов в печени и снижением физической работоспособности. Мексидол в сочетании с кудесаном уменьшал степень угнетения иммунологических функций, а в сочетании с гипоксе-ном повышал физическую работоспособность. Мексидол с кудесаном или гипоксеном уменьшали выраженность нарушения метаболических процессов в печени. Мексидол в сочетании с кудесаном или гипоксе-ном, а также кудесан с гипоксеном повышали антиоксидантный потенциал.
Ключевые слова: иммунометаболические функции, метаболические процессы, физическая работоспособность, активаторы биологического окисления, тепловое поражение.
THE IMMUNOMETABOLIC AND ACTOPROTECTIVE EFFECTS OF BIOLOGICAL OXIDATION INTERACTION IN THERMAL INJURY
Sunyaykina O.A., Brovkina I.L., Bystrova N.A.
Biochemistry Department of the Kursk State Medical University
It has been studied the action of Mexidolum, Cudesanum and Hypoxenum on functions of immune system, liver and muscular tissue in thermal injury. Experiments has been carried out on Vistar rats. Rats were warmed within 1 hour in 42 oC or 30 min in 45 oC. Thermal injury is characterized by immunologic functions oppression, liver metabolic processes disturbance and decrease in physical capacity for work. The combinative administration of Mexidolum and Cudesanum has decreased the degree of immunologic functions oppression. Combinative administration of Mexidolum and Hypoxenum has increased physical capacity for work. Mexidolum with either Cudesanum or Hypoxenum decreased liver metabolic processes disturbances. Combinative administration of Mexidolum and either Cudesanum or Hypoxenum, as well as Cudesanum and Hypoxenum has increased antioxidant potential.
Key words: immunometabolic functions, metabolic processes, physical capacity for work, activators of biological oxidation, thermal injury.
Общим следствием действия на организм высокой внешней температуры является нарушение окислительно-энергетического го-меостаза и обусловленное этим угнетение физиологических функций.
Перегревание приводит к возникновению гипоксии, являющейся одним из универсальных регуляторов энергетических процессов и вместе с тем важной причиной нарушения метаболизма клеток [21]. В условиях недостаточности кислорода как акцептора электронов усиливается генерация свободных радикалов, мишенями для которых становятся ли-пиды, структурные белки мембран, белки -ферменты, нуклеиновые кислоты [12]. Образование значительных количеств активных метаболитов кислорода является следствием
утечки электронов из окислительной цепи митохондрий на уровне флавопротеидов и коэнзима Q [16]. Поскольку преобладающее количество кислорода, поступающего в клетки, потребляется митохондриями, активность их окислительных цепей определяет энергообеспечение клеток. При гипертермии перераспределение кровотока в пользу периферических тканей способстует развитию вторичной гипоксии в метаболически активных органах. Следствием этого становится повреждение мембранного аппарата клеток иммунной системы печени и мышц [4].
Учитывая изложенное, большой интерес представляет изучение возможности коррекции иммунометаболических процессов и физической работоспособности при тепловых
поражениях путем применения лекарственных препаратов, активирующих работу окислительной цепи митохондрий клеток.
Большой интерес в этом аспекте представляют мексидол, кудесан и гипоксен.
Мексидол (комплекс сукцината с эмокси-нином, облегчающим перенос сукцинита через внутреннюю мембрану митохондрий) обеспечивает загрузку электронами комплекса II митохондриальной окислительной цепи. Кудесан (коэнзим Q и витамин Е) восстанавливает нарушенное при тепловом поражении сопряжение работы комплексов I и II окислительной цепи и нейтрализует электроны, "потерянные" флавиновыми ферментами и коэн-зимом Q. Гипоксен (синтетический полихи-нон) имеет редокс-потенциал, близкий к потенциалу цитохрома аа3 (~300мВ). Антиги-поксическое действие гипоксена реализуется в результате шунтирования комплексов I и II и переноса электронов на комплекс III окислительной цепи митохондрий [19].
Целью работы было изучение влияния мексидола, кудесана и гипоксена на функции иммунной системы, печени и мышечной ткани при тепловом поражении.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты проведены на крысах Вис-тар, массой 160-180г., содержавшихся в тепловой камере в течение 1 часа при 42о С.
В крови животных определяли количество эритроцитов и гемоглобина. В эритроцитах устанавливали концентрацию 2,3 бисфосфог-лицерата и аденозинтрифосфата (БФГ и АТФ) [6], активность супероксиддисмутазы (СОД) и глутатион редуктазы (ГР) [10], содержание ацилгидроперекисей (АГП) и малонового диальдегида (МДА) [1]. Для оценки неспецифической резистентности устанавливали фагоцитарно-метаболическую активность (ФМА) полиморфноядерных лейкоцитов (ПЯЛ) по фагоцитарному показателю (ФП) и фагоцитарному индексу (ФИ) [15], показателям спонтанного и индуцированного зимозаном НСТ-теста [24], активности НАДФН-оксидазы [22]. Оценка иммунологической реактивности основывалась на показателях гуморального иммунного ответа (ГИО) и гиперчувствительности замедленно-
го типа (ГЗТ). Через 5 суток после введения прогревания животных однократно, внутри-брюшинно иммунизировали эритроцитами барана (ЭБ) в дозе 108 клеток/кг. Спустя 4 суток в стопу правой голени вводили разрешающую дозу ЭБ (106 клеток), в стопу левой голени - изотонический раствор №С1. Через
24 ч после введения разрешающей дозы животных умерщвляли. Определяли количество антителообразующих клеток (АОК) [14] в селезенке и разницу массы регионарного и контрлатерального лимфатических узлов (РМЛ) [23].
Маркерами метаболического состояния гепатоцитов служили: активность аланин- и аспартатаминотрансфераз (АЛТ и АСТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), концентрация общего билирубина (ОБ) в плазме и скорость биотрансформации тиопентала натрия [10]. Физическая работоспособность характеризовалась продолжительностью плавания животных с грузом 3,5-4% массы тела в воде при температуре 30±1°С [2], концентрацией глюкозы и лактата в плазме крови [10], содержанием гликогена в печени и мышцах [5]. Животным вводили мексидол (ООО МЦ "Элара", Владимир), кудесан (ЗАО "Акви-тон", Москва) и гипоксен (ЗАО "Олефин", Москва). При раздельном применении разовая доза мексидола равнялась 1 мг/кг, куде-сана - 0,5 мл (15 мг/кг КоQ и 2,25 мг/кг витамина Е), мексидола - 1 мг/кг, гипоксена
25 мг/кг. В случае совместного применения двух препаратов животные получали 0,5 указанных доз. Препараты вводили по единой схеме - 5-кратно с интервалом 24 ч., начиная со дня прогревания. Животных умерщвляли через 5 суток после прогревания.
Результаты экспериментов подвергали статистической обработке путем вычисления средних величин, стандартных ошибок и оценки их различий по критериям Стьюдента и Вилкоксона-Манна-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В эритроцитах прогретых крыс снижалась концентрация БФГ и АТФ, активность СОД, каталазы и ГП, повышалось содержание АГП и МДА. Легкие эритроциты прогретых крыс при аллогенном переносе супрессировали
развитие ГИО и ГЗТ. В плазме крови повышалась активность АЛТ, АСТ и ЩФ, снижалась концентрация глюкозы и увеличивалось содержание лактата. В печени и мышцах снижалось содержание гликогена. У прогретых животных увеличивалось время наркотического сна после введения тиопентала натрия, уменьшалось время плавания. Прогревание подавляло ФМА лейкоцитов и угнетало развитие ГИО и ГЗТ, индуцированных ЭБ.
Введение каждого из исследованных препаратов по отдельности не оказывало существенного влияния на величины определявшихся параметров. Мексидол в сочетании с кудесаном уменьшал выраженность снижения показателей, характеризующих ФМА лейкоцитов и развитие ГИО, или нормализировал их величины. На развитие ГЗТ сочетание указанных препаратов не оказывало существенного влияния (табл. 1). Мексидол, введенный с гипоксеном, повышал концентрацию глюкозы и снижал концентрацию
лактата в крови, увеличивал содержание гликогена в печени и мышцах, повышал возможность прогретых крыс выполнять физическую нагрузку (табл. 2). Оба парных сочетания препаратов снижали активность АЛТ, АСТ и ЩФ, а также сокращали время наркотического сна (табл. 3).
Таким образом, иммунологические функции эффективно коррегируются сочетанным применением мексидола с кудесаном, работа мышц - введением мексидола с гипоксеном, а метаболическая активность гепатоцитов -применением обоих сочетаний препаратов.
Во всех трех парных сочетаниях препараты повышали активность антиоксидантных ферментов и снижали содержание продуктов ПОЛ в эритроцитах (табл. 4), но не влияли на концентрацию в них макроэргических соединений. Совместимое введение препаратов не уменьшало выраженность иммуносупресси-рующих свойств эритроцитов прогретых крыс.
Таблица 1
Иммуномоделирующее действие мексидола и кудесана при тепловом поражении
Показатели Контроль Перегревание Перегревание, введение мексидола и кудесана
1 2 3
ИАФ, ед 64,3±6,2 33,7±3,8*1 61,7±5,8*2
ОРН, ед 17,8±1,6 7,9±0,8*1 12,5±1,2*1,2
МАДФН-оксидаза 1,31±0,25 0,42±0,09*1 0,86±0,15*12
АОК, тыс/селезенка 26,2±2,9 8,4±0,9*1 23,8±2,7*2
РМЛ, мг 4,6±0,4 2,1±0,2*1 2,4±0,2*1
ИАФ-индекс активации фагоцитов (ФПхФИ), ОРН-окислительный резерв нейтрофилов (НСТинд-НСТ-сп).
Таблица 2
Актопротекторное действие мексидола и гипоксена при тепловом поражении
Показатели Контроль Перегревание Перегревание, введение мексидола и гипоксена
1 2 3
Глюкоза крови, ммоль/л 5,2±0,3 3,8±0,2*1 4,9±0,3*2
Лактат крови, ммоль/л 1,7±0,2 2,8±0,3*1 1,9±0,2*2
Гликоген печени, мг/г 215,7±17,2 154,7±13,2*1 186,0±15,9*1,2
Гликоген мышц, мг/г 24,0±1,7 12,8±1,3*1 19,6±1,4*1,2
Время плавания, мин 8,2±1,3 4,1±0,8*1 7,3±1,1*2
Таблица 3 7
Таблица 4
Влияние мексидола, кудесана и гипоксена на антиоксидантный потенциал эритроцитов
при тепловом поражении
Гепатопротекторное действие мексидола, кудесана и гипоксена при тепловом поражении
Перегревание
Показатели Контроль Перегревание Введение мекси-дола и кудесана Введение мекси-дола и гипоксена
1 2 3 4
АЛТ, ммоль/(чхл) 0,8±0,2 5,7±0,7 1 2,7±0,4*1,2 2,9±0,4*1,2
АСТ, ммоль/(чхл) 0,4±0,1 2,2±0,3*1 1,3±0,2*1,2 1,0±0,2*1,2
ЩФ, ммоль/(чхл) 7,5±1,4 16,6±2,3*1 9,4±1,2*2 11,3±1,9*1,2
ОБ, лекммоль/л 8,7±0,9 10,5±0,9*1 11,0±1,0*1 10,3±0,9*1
Время наркотического сна, сек 826±54 1472±81 1 983±66*2 1165±72*1,2
Условия опыта БФ1 АТФ СОД ГР АГП МДА
Контроль (без перегревания и введения препаратов) 5,3±0,6 1,7±0,2 54,7±4,0 112,3±12,2 1,4±0,2 33,7±3,9
Перегревание 3,2±0,3*1 0,8±0,1*1 41,2±3,5*1 110,7±11,4 3,1±0,6*1 48,6±4,3*1
Перегревание, введение мексидола и ку- 3,0±0,3 1 0,8±0,1 1 53,3±3,9*2 115,4±13,4 1,6±0,2*2 39,5±4,1*2
десана
Перегревание, введение мексидола и ги- 3,4±0,3 1 0,9±0,2 1 49,0±3,4*1,2 108,3±11,6 1,7±0,3*2 41,3±3,8*1,2
поксена
Перегревание, введение кудесана и ги- 3,1±0,3 1 0,7±0,1 1 47,8±3,6*1,2 114,4+11,0 2,0±0,4*2 37,4±3,6*2
поксена
Антиоксидантное действие изучаемых препаратов является причиной уменьшения выраженности изменений некоторых показателей иммунологических функций при соче-танном применении мексидола и гипоксена или гипоксена и кудесана, показателей физической работоспособности при введении мек-сидола с кудесаном и кудесана с гипоксеном, а также показателей метаболической активности гепатоцитов под влиянием мексидола и гипоксена или мексидола и кудесана.
Вместе с тем сочетанное применение изученных препаратов оказывает неодинаковое влияние на совокупность метаболических процессов, лежащих в основе реализации функций иммуноцитов, гепатоцитов и мио-цитов. Этим обусловлена избирательность
преимущественной коррекции функций этих клеток при использовании парных сочетаний стимуляторов биологического окисления.
Вызываемое тепловым поражением нарушение энергетического гомеостаза приводит к взаимосвязанному угнетению функций гепатоцитов, иммуноцитов и миоцитов. Эта взаимосвязь реализуется на метаболическом и регуляторном уровнях. При различных формах стресса гепатоциты выделяют в кровь соединения, обладающие иммуносупрессор-ными свойствами - липопротеины низкой и очень низкой плотности, продукты перекис-ного окисления липидов, гликозаминоглика-ны, антипротеолитические белки [20]. Энергетическое обеспечение мышц в значительной степени определяется поступлением в
них свободных жирных кислот и кетоновых тел, синтезирующихся гепатоцитами [18]. На сократительную функцию миоцитов регулирующее влияние оказывают цитокины, выделяющиеся клетками селезенки и периферических лимфатических узлов [11, 7]. В свою очередь интенсивность двигательной деятельности определяет направленность метаболических процессов и иммунологических функций [3].
Полученные данные свидетельствуют о влиянии различных парных сочетаний изученных препаратов на функциональную активность всех изученных систем, однако эффективность этого влияния разных парных сочетаний неодинакова. Вероятно, это обусловлено тем, что, наряду с общим для всех препаратов повышением эффективности работы окислительной цепи митохондрий, каждый из них обладает специфическими для него свойствами. Установлено, например, что сукцинат (составная часть мексидола) повышает активность No-синтетазы и усиливает генерацию оксида азота [9], ^Q (основной компонент кудесана) является синергистом ретинолов и в некоторых аспектах действия -антагонистом нафтохинонов [8], а гипоксен проявляет выраженную антистрессорную активность [17].
Результаты проведенных исследований служат экспериментальным обоснованием использования различных сочетаний активаторов биологического окисления для избирательной коррекции функциональных нарушений после тепловых поражений.
Действие соединений активирующих биологическое окисление зависит от интенсивности процессов гликолиза и ß-окисления жирных кислот, вовлечения образующихся при этом пирувата и ацетил КоА в лимоно-кислый цикл и скорости протекания реакций этого цикла, а также состоянием клеточных мембран, интегрирующих ферменты окислительного фосфорилирования. Учитывая это, можно ожидать что инозин, L-карнитин и милдронат (активаторы гликолиза и ß-окисления жирных кислот), тиамин и биотин (активаторы лимоннокислого цикла), полиненасыщенные фосфолипиды (стабилизаторы клеточных мембран) могут повысить эффективность действия мексидола, кудесана и ги-поксена.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бенисевич, В.И., Идельсон, Л.И. Образование перекисей непредельных жирных кислот в оболочке эритроцитов при болезни Маркиа-фавы-Микели // Вопросы медицинской химии. - 1973. - Т. 19, № 6. - С. 596-599.
2. Бобков, Ю.Г., Виноградов, В.М., Катков, В.Ф. и др. Фармакологическая коррекция утомления. - М.: Медицина, 1984. - С. 207.
3. Бровкина, И.Л., Прокопенко, Н.Я. Иммуноме-таболические эффекты физических нагрузок // Окислительный, энергетический и иммунный гомеостаз (нарушение и коррекция). - Курск, 2003.- С. 67-116.
4. Быстрова, Н.А., Князев, А.И. Иммунометабо-лические эффекты тепловых воздействий // Окислительный, энергетический и иммунный гомеостаз (нарушение и коррекция). - Курск, 2003.- С. 171-200.
5. Вилкова, В.А. Методы биохимических исследований. - Л., 1982. - С. 272.
6. Виноградова, И.Л., Багрянцева, С.Ю., Дер-виз, Г.В. Метод одновременного определения 2,3-ДФГ и АТФ в эритроцитах // Лабораторное дело. - 1980. - № 7. - С. 424-426.
7. Денисюк, Т.А., Покровский, М.В. Антипротекторное действие регуляторов энергетического обмена и фосфолипидов при алиментарных нарушениях гомеостаза // Курский научно-практический вестник "Человек и его здоровье". - 2005. - № 1. - С. 11-16.
8. Конопля, А.А., Бровкина И.Л., Утешев Б.С. Иммунометаболические эффекты взаимодействия жирорастворимых и водорастворимых витаминов при токсических формах анемии // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2004. - Т. 67, № 3. - С. 51-55.
9. Кургалюк, Н.Н. Оксид азота как фактор адаптационной защиты при гипоксии // Успехи физиологических наук. - 2002. - Т. 33, № 4. -С. 65-79.
10. Лабораторные методы исследования в клинике. Под ред. В.В. Меньшикова - М.: Медицина, 1987.
11. Ласкова, И.Л., Сипливая, Л.Е. О взаимосвязи иммунологической реактивности физической работоспособности организма // Физиологические журналы им. И.М. Сеченова. - 1993. -Т. 79, № 2. - С. 76-82.
12. Лю, Б.Н. Митохондрии как кислородно-перекисный механизм старения // Успехи современной биологии. - 2002. - Т. 122, № 4. -С. 376-382.
13. Макаренко, Е.В. Комплексное определение активности супероксиддисмутазы и глутати-
онредуктазы в эритроцитах больных с хроническими заболеваниями печени // Лабораторное дело. - 1988. - № 11. - С. 48-50.
14. Мальберг, Ю., Зигль, Э. Иммунологические методы. Под ред. Г. Фримеля. - М.: Медицина, 1987. - С. 57-72.
15. Медведев, А.Н., Чаленко, В.В. Способ исследования поглотительной фазы фагоцитоза // Лабораторное дело. - 1996. - № 2. - С. 19-20.
16. Мецлер, Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке / Пер. с англ. - М.: Мир, 1980. -Т. 2 - С. 606.
17. Новиков, В.Е., Лосенкова, С.О., Новиков, А.Е. Влияние гипоксена на стрессиндуцированный ульцерогенез // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2005. - 68, № 3. -С. 23-25.
18. Ньюсхолм, Э., Старт, К. Регуляция метаболизма. Под редакцией Э.Г. Ларского. - М.: Мир, 1977. - С. 407.
19. Оковитый, С.В., Смирнов, А.В. Антигипок-санты // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2001. - Т. 64, № 3. - С. 76-86.
20. Прокопенко, Л.Г., Конопля, Е.Н., Ласкова, И.Л. и др. Метоболическая коррекция токсических и лекарственных иммунопатий. -Курск, 1977. - С. 119.
21. Прокопенко, Л.Г., Бровкина, И.Л. Иммуноме-таболические нарушения и их коррекция // Окислительный, энергетический и иммунный гомеостаз (нарушение и коррекция). - Курск, 2003. - С. 13-34.
22. Рыбников, В.Н., Бровкина, И.Л., Утешев, Б.С. Влияние лизоцима на функционально-метаболическую активность полиморфно-ядерных лейкоцитов в условиях острой кровопотери // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2004. - Т. 67, № 2. - С. 45-48.
23. Федосеева, В.Н., Порядин, Г.В., Коваль-чук, Л.В. и др. Руководство по иммунологическим и аллергологическим методам исследования в гигиенических исследованиях. -М., 1993. - С. 319.
24. Щербаков, В.Н. Применение НСТ-теста для оценки чувствительности нейтрофилов к стимуляторам // Лабораторное дело. - 1989. -№ 1. - С. 30-31.
