CC BY
102
УДК 577.164.17:577.121.7
ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕЕ И ЭНЕРГОПРОТЕКТОРНОЕ ДЕЙСТВИЕ АКТИВАТОРОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА ПРИ ЛЕКАРСТВЕННОМ НАРУШЕНИИ СИНТЕЗА
НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
© Таран Э.И., Бровкина И.Л., Быстрова Н.А., Прокопенко Л.Г., Ляшев Ю.Д.
Кафедра биологической химии, кафедра спортивной медицины и лечебной физкультуры, кафедра патофизиологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
Установлено, что введение антиметаболитов фолиевой кислоты и урацила вызывает нарушение окислительного, энергетического и иммунного гомеостаза. Совместное введение рибоксина и элькара вызывает гепато-, иммуно- и эргопротекторный эффекты при нарушении нуклеинового и аминокислотного обменов, индуцированных введением антиметаболита фолиевой кислоты метатрексата. Сочетанное применение милдроната и эссенциале вызывает гепато-, иммуно- и эргопротекторные эффекты при нарушении нуклеинового обмена, индуцированного введением антиметаболита урацила 5-фторурацила.
Ключевые слова: антиметаболиты, иммунометаболические эффекты, активаторы энергетического обмена.
IMMUNOMODULATING AND ENERGYPROTECTIVE ACTION OF ENERGY METABOLISM ACTIVATORS IN MEDICINAL DISTURBANCE OF NUCLEIC ACIDS SYNTHESIS Taran E.I., Brovkina I.L., Bystrova N.A., Prokopenko L. G., Lyashew Yu.D.
Biochemistry Department, Sport Medicine & Exercise Therapy Department, Pathophysiology Department
of the Kursk State Medical University, Kursk It has been established that the introduction of antimetabolites of folic acid and uracil causes the disturbance of the oxidizing, power and immune homeostasis. The combined introduction of inosine and Elcar (Levocarnitine) causes gepato-immuno-and energyprotective effects in the disturbance of nucleic and aminoacid exchange induced by introducing the antimetabolite of folic acid - Methotrexate. The combined administration of Mildronate and Essentiale causes the gepato-immuno- and energyprotective effects in the disturbance of nucleic exchange induced by introducing the antimetabolite of uracil - 5-fluorouracil. Keywords: antimetabolite; immunometabolic effects, energy metabolism activators.
Введение в организм антиметаболита фолиевой кислоты метатрексата приводит к нарушению синтеза активируемых фолатом пуриновых и пиримидиновых оснований, а также обмена одноуглеродных радикалов, в частности подвижных ме-тильных групп, зависимого от них синтеза гормонов (адреналина, мелатонина), холина, креатина, карнитина, тимина и для обезвреживания токсических продуктов обмена и ксенобиотиков. Ме-тильные группы, образующиеся при участии тетрагидрофолата, переносятся на предшественник метионина гомоцистеин кобаламином [6]. Эта реакция ограничивает накопление в клетках го-моцистеина, угнетающего процессы энергообеспечения. Другой антиметаболит нуклеинового обмена 5-фторурацил вызывает гемо- и иммуно-супрессорный эффекты, обусловленные выходом в сосудистое русло незрелых эритроцитов и нарушением энергетического обмена [4]. Регуляторами энергетического обмена являются тиамин, биотин, инозин, карнитин, активирующие ферменты гликолиза пентозофосфатного пути окисления глюкозы, цикла трикарбоновых кислот, участвующие в транспорте метаболитов через внутреннюю мембрану митохондрий. Для лече-
ния гипоксических и ишемических состояний, снижения физического перенапряжения, повышения физической работоспособности и иммунологической реактивности применяют аналог у-бутиробетаина, милдронат, угнетающий карни-тинзависимый метаболизм высокомолекулярных жирных кислот на фоне стимуляции альтернативных путей энергопродукции, в первую очередь гликолиза [5]. Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют об иммуномодулирующем действии милдроната, применяемого в сочетании с тиамином, рибоксином и эссенциале при алиментарных формах нарушения гомеостаза [7]. Эффективными цитопротекторами при интенсивных физических нагрузках, алиментарной гиперлипи-демии, массивных кровопотерях, токсическом поражении печени являются полиненасыщенные фосфолипиды (ПНФЛ), действие которых обусловлено заместительной и антиоксидантной активностью, ПНФЛ усиливает ФМА нейтрофилов и повышают иммуномодулирующий эффект, вызываемый регуляторами энергетического обмена рибоксином, элькаром в здоровом организме [5].
Целью работы было изучение влияния метатрексата и 5-фторурацила на функциональное со-
стояние гепатоцитов, эритроцитов, нейтрофилов, моноцитов, а также выяснение возможности коррекции изменений, вызываемых этими антиметаболитами с помощью активаторов энергетического обмена.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты проведены на крысах Вистар массой 170-190 г. Животным вводили метатрек-сат (пятикратно с интервалом 24 часа в дозе 5 мг/кг тела внутримышечно) или 5-фторурацил (пятикратно с интервалом 24 часа в дозе 5 мг/кг массы тела внутрибрюшинно). Крысы получали тиамин (2 мг/кг), рибоксин (2 мг/кг), элькар (5 мг/кг), милдронат (5 мг/кг), биотин (2 мг/кг), эссенциале (10 мг/кг по фосфолипидам). Все препараты вводили пятикратно с 12-часовым интервалом внутрижелудочно или внутримышечно [8]. В крови животных определяли активность аспар-тат и аланинаминотрансфераз (АСТ и АЛТ), диеновых конъюгатов ненасыщенных жирных кислот и малонового диальдегида (ДК и МДА), активность альфа-1-антипротеаз и альфа-2-макроглобулина (ААП и АМГ). В ткани печени устанавливали активность супероксиддисмутазы и каталазы (СОД и КАТ), в эритроцитах определяли содержание 2,3-биофосфорглицерата и аде-нозинтрифосфата (БФТ и АТФ), содержание ацилгидроперекисей (АГП и МДА) [3]. Устанавливали фагоцитарно-метаболическую активность (ФМА), оценивали фагоцитарную активность нейтрофилов и окислительный резерв нейтрофи-лов (ФАН и ОРН) [2]. О способности выполнять физическую нагрузку субмаксимальной интенсивности (ФНСИ) судили по продолжительности плавания с грузом 20% массы тела, о способности выполнять физическую нагрузку высокой интенсивности - по продолжительности плавания с грузом 3,5%.
Результаты эксперимента подвергали вариационно-статистической обработке [1].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Поступление в организм метатрексата или 5-фторурацила приводило к повышению в крови активности АЛТ и АСТ, снижению в печени СОД и КАТ, повышению концентрации ДК и МДА. Введение антиметаболитов вызывало снижение в эритроцитах БФГ и АТФ, активности СОД и КАТ, повышение содержания АГП и МДА. Ме-татрексат вызывал более выраженные изменения в печени, 5-фторурацил - в эритроцитах. Антиме-
таболиты повышали содержание в крови ААП и АМГ, снижали ФМА нейтрофилов.
Введение регуляторов энергетического обмена по отдельности не влияло на определявшиеся метаболические и иммунологические параметры. Сочетанное введение тиамина и рибоксина уменьшало выраженность изменений иммуноме-таболических параметров, вызываемых метатрек-сатом, и нормализовало величину большинства показателей у крыс, получавших 5-фторурацил. Совместное введение крысам, получавшим антиметаболиты элькара и биотина, не оказывало существенного влияния на выраженность перекис-ного окисления липидов и ФМА нейтрофилов.
Введение метатрексата снижало содержание эритроцитов и концентрацию гемоглобина в крови. Содержание эритроцитов до введения мета-трексата было равно 5,9±0,3 млн/мм3, после введения 3,7±0,1 млн/мм3, концентрация гемоглобина до поступления метатрексата равнялась 12,7±0,48 г%, после - 8,4±0,33 г%. В эритроцитах подопытных крыс снижались концентрация БФГ и АТФ, активность СОД, повышалось содержание АГП и МДА, снижались ИАФ и ОРН. Метатрек-сат снижал физическую работоспособность (до введения яда крысы плавали 8,4±1,2 мин, после введения 4,1±0,7 мин). Концентрация глюкозы увеличивалась, содержание лактата не изменялось.
Рибоксин и тиамин, введенные по отдельности, не оказывали существенного влияния на показатели, характеризующие функцию гепатоци-тов и нейтрофилов. Совместное введение рибоксина с тиамином нормализовало ФМА нейтрофи-лов. Сочетание рибоксина с элькаром оказалось эффективным гепатопротектором (снижения активности ферментов и концентрации билирубина в крови). Можно было предположить, что сочетанное применение эссенциале с этими соединениями окажется эффективным средством коррекции физиологических функций при различных формах токсического нарушения гомеостаза.
Эксперименты, проведенные для проверки этого предположения, показали, что эссенциале с рибоксином оказывают слабовыраженное влияние на некоторые параметры состояния иммунной системы, аналогичное действие оказывали эссенциале с элькаром на показатели, характеризующие состояние гепатоцитов крыс, отравленных ДГА. Введение крысам, получавшим мета-трексат, эссенциале с рибоксином увеличивало в эритроцитах концентрацию БФГ и АТФ, а инъекции эссенциале с элькаром снижали содержание АГП и МДА. Рибоксин с элькаром не оказывали влияния на показатели энергетического и антиоксидантного потенциала, а также на выраженность ПОЛ в эритроцитах подопытных животных.
действия милдроната путем введения ПНФЛ эс-сенциале.
Установлено, что совместное применение милдроната с эссенциале нормализовало большинство показателей активности нейтрофилов, гепатоцитов и миоцитов (табл. 3). Кроме того, милдронат в сочетании с эссенциале, в отличие от других сочетаний препаратов, повышал (но не нормализовал) содержание в крови эритроцитов и концентрацию гемоглобина. Милдронат с эссенциале уменьшали выраженность вызываемых 5-фторурацилом изменений концентрации БФГ и АТФ, активности СОД, содержания АГП и МДА в эритроцитах (табл. 4).
Результаты проведенных исследований показывают, что эссенциале с рибоксином или элька-ром повышают содержание макроэргических соединений и снижают концентрацию продуктов ПОЛ, действуя на циркулирующие в крови клетки, а не их предшественники, формирующиеся в костном мозге [5]. Есть основание считать, что повышение БФГ и АТФ происходит под влиянием рибоксина, а снижение концентрации АГП и МДА в результате действия элькара. Вероятно, что в коррекции функций иммуноцитов наиболее существенным является сочетание стабилизации мембранных структур клеток (эссенциале) с усилением в них гликолитических процессов (рибоксин). Состояние мембраны печени и ее метаболические функции, по-видимому, в значительной
Таблица 1
Влияние милдроната и рибоксина на функции нейтрофилов и физическую работоспособность при введении метатрексата
Показатели Контроль Введение метатрексата Введение метатрексата, милдроната и рибоксина
1 2 3
ФАН 64,3± 6,2 38,7±4,1*1 60,9±6,4*2
ОРН 17,8±1,6 8,6±0,9*1 16,1±1,5*2
ФНСН 32 18*1 29*2
ФНВИ 8,2±1,3 4,2± 0,7*1 4,8±0,9*1
Примечание: 1. * - показывает достоверные отличия, р< 0,05. 2. Цифры рядом со звездочкой означают номера групп, с какими сравнивались различия.
Таблица 2
Влияние милдроната и эссенциале на физическую работоспособность при введении метатрексата
Показатели Контроль Введение метатрексата Введение метатрексата, милдроната и элькара
1 2 3
ФНСН 32 18*1 28*2
ФНВН 8,2±1,3 4,2± 0,7 7,6±1,0*2
Примечание: 1. * - показывает достоверные отличия, р< 0,05. 2. Цифры рядом со звездочкой означают номера групп, с какими сравнивались различия.
Изучено иммуно-, гепато- и эргопротекторное действие милдроната, а также влияние на него рибоксина и элькара при нарушении нуклеинового и аминокислотного обмена, вызванного введением метатрексата.
Введение милдроната усиливало, но не нормализовало выраженность показателей, характеризующих ФМА нейтрофилов, состояние мембраны гепатоцитов и способность крыс выполнять физическую нагрузку. Рибоксин и элькар в выбранных дозах по отдельности не оказывали существенного влияния на функции иммуноци-тов, гепатоцитов и миоцитов. В сочетании с рибоксином милдронат нормализовал ФМА ней-трофилов, а также способность подопытных крыс выполнять физическую нагрузку субмаксималь-ной интенсивности (ФНСИ), но не влиял на выполнение физической нагрузки высокой интенсивности (ФНВИ) (табл. 1). Милдронат, введенный с эссенциале, нормализовал выполнение ФНСИ и ФНВИ (табл. 2).
Совместное применение милдроната с рибоксином или элькаром не оказывало существенного влияния на определявшиеся показатели функциональной активности нейтрофилов, гепатоцитов и миоцитов при введении животным 5-фторурацила. Учитывая, что 5-фторурацил снижает антиоксидантный потенциал клеток, возникло предположение о возможности усиления
Таблица 3
Влияние милдроната и эссенциале на иммунологические функции нейтрофилов, метаболическое состояние печени и физическую работоспособность при введении 5-фторурацила
Показатели Контроль Введение 5-фторурацила Введение 5-фторурацила, милдро-ната и эссенциале
1 2 3
ИАФ 64,3±6,2 38,7±4,Г 66,0±7,1*2
ОРН 17,8±1,6 8,6±0,9*1 17,1±1,8*2
АЛТ 0,8±0,2 4,9±0,9*1 1,1±0,3*2
АСТ 0,4±0,1 2,2±0,5*1 0,6±0,2*2
ФНСИ 32 18*1 30*2
ФНВИ 8,2±1,3 4,2±0,7 7,7±1,2*1
Примечание: 1. * - показывает достоверные отличия, р< 0,05. 2. Цифры рядом со звездочкой означают номера групп, с какими сравнивались различия.
Таблица 4
Влияние милдроната, рибоксина и эссенциале на окислительно-энергетический потенциал эритроцитов при введении 5-фторурацила
Показатели Контроль Введение 5-фторурацила Введение 5-фторурацила, милдро-ната и эссенциале
1 2 3
БФГ 5,3±0,6 3,2±0,2*1 5,1±0,6*2
АТФ 1,7±0,2 0,8±0,1*1 1,5±0,2*2
СОД 54,7±4,0 41,2±3,5*1 54,0±4,5*2
КАТ 11,2±1,2 11,7±1,9 11,4±1,4
АГП 1,4±0,2 3,4±0,7*1 1,3±0,2*2
МДА 33,7±3,9 45,0±4,6*1 31,7±4,8*1
Примечание: 1. * - показывает достоверные отличия, р< 0,05. 2. Цифры рядом со звездочкой означают номера групп, с какими сравнивались различия.
степени зависят от стабильности клеточных мембран (эссенциале) и обмена в гепатоцитах жирных кислот (элькар).
Наиболее выраженным протективным действием при введении 5-фторурацила обладало сочетание милдроната с эссенциале. Вероятно, ПНФЛ эссенциале, восстанавливая нарушенную антиметаболитом структуру клеточных мембран, усиливают влияние милдроната на активность вмонтированных в мембрану ферментов энергетического обмена. Уменьшение выраженности нарушений последних, в свою очередь, повышает эффективность мембранопротекторного действия ПНФЛ эссенциале [10]. Есть основание считать, что для коррекции всех изученных функций приоритетное значение имеет мембраностабилизирующее влияние ПНФЛ, повышающих эффективность антиоксидантного и антигипоксического действия милдроната, а также его активирующее влияние на осуществление гликолитического расщепления углеводов в иммуноцитах, гепатоцитах и миоцитах. В реализации иммунологических функций существенную роль играет активация 36
гликолиза в нейтрофилах и лимфоцитах, вызываемая милдронатом. Что же касается способности выполнять ФНСИ и ФНВИ, то первая определяется усилением гликолиза, вызываемым милд-ронатом и рибоксином, а вторая - повышением интенсивности Р-окисления жирных кислот под влиянием элькара и гликолиза, обусловленного милдронатом, а также улучшением оксигенации клеток, связанных с действием рибоксина [4].
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Введение антиметаболитов фолиевой кислоты и урацила вызывает нарушение окислительного, энергетического и иммунного гомеостаза.
2. Вызываемое антиметаболитами нарушение функциональной активности гепатоцитов, иммуноцитов и миоцитов в определенной степени связано с нарушением углеводного энергообеспечения клеток и в меньшей степени зависит от энергии, получаемой при окислении липидов.
3. Совместное введение рибоксина и элькара вызывает гепато- и иммунопротекторный эффек-
ты при нарушении нуклеинового и аминокислотного обмена индуцированных введением антиметаболита фолиевой кислоты метатрексата.
4. Сочетанное применение милдроната и эс-сенциале вызывают гепато-, иммуно- и эргопротекторные эффекты при нарушении нуклеинового обмена, индуцированного введением антиметаболита урацила 5-фторурацила.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. - Л.: Медицина, 1978. - 294 с.
2. Иммунологические методы / Под ред. Г. Фримеля, перевод с нем. - М.: Медицина, 1987. - 472 с.
3. Лабораторные методы исследования в клинике: справочник / Под ред. В.В. Меньшикова. - М.: Медицина, 1987. - 365 с.
4. Лазарев А.И., Бровкина И.Л., Гаврилюк В.П. и др. Эритроцитзависимые эффекты лекарственных и физиотерапевтических средств / Под ред. Л.Г. Прокопенко. - Курск, 2008. - 325 с.
5. Лазарева Г.А., Бровкина И.Л., Лазарев А.И. и др. Иммунометаболические эффекты регуляторов энергетического обмена при нарушении гомеостаза. - Курск, 2006. - 330 с.
6. Мецлер Д. Биохимия. - М.: Мир, 1984. - Т. 2. -356 с.
7. Прокопенко Л.Г., Конопля А.И., Бровкина И.Л. Метаболическая иммуносупрессия и ее коррекция // Метаболическая иммуномодуляция. - Курск, 2000. - С. 8-27.
8. Прокопенко Л.Г., Бровкина И.Л. Иммунометаболические нарушения и их коррекция // Окислительный энергетический и иммунный гомеостаз. -Курск, 2003. - С. 13-34.
9. Прокопенко Л.Г., Быстрова Н.А. Иммуномодулирующие и антиоксидантные эффекты магнитолазерного облучения, сочетающегося с введением р-каротина, эссенциале и рибоксина при холодовом стрессе // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2000. - № 4. - С. 13-15.
10. Прокопенко Л.Г., Бровкина И.Л., Быстрова Н.А. и др. Эритроциты и регуляция иммунного гомеостаза. - Курск, 2006. - 131 с.
