CC BY
19
УДК 616-001.8:615.355
ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА У ЖИВОТНЫХ НА ФОНЕ ВВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЦИНКА (II) И 1Ч-АЦЕТИЛЦИСТЕИНА
А. В. Евсеев, В. А. Правдивцев, Д. В. Сосин, М. А. Евсеева, Л. А. Ковалёва, Н. М. Осипов
Смоленская государственная медицинская академия
На примере нового антигипоксанта п <2-901 показано, что защитное действие комплексных соединений 2п(И) и Ы-ацетилцистеина при развитии экзогенной острой гипоксии у мышей сопровождается выраженным уменьшением величины стандартного энергетического обмена. В опытах на крысах показано, что антигипоксический эффект указанных веществ обусловлен их способностью оказывать угнетающее влияние на процессы окисления биологических субстратов в митохондриях.
В комплексе мероприятий по выживанию в условиях дефицита кислорода, помимо средств индивидуальной защиты и предварительной гипоксической тренировки, используются лекарственные агенты, обладающие антигипоксическим действием [1,4]. Защитный эффект лекарственных веществ в условиях гипоксии нередко обусловлен изменением (как правило, понижением) энергетического статуса организма [7]. Ранее в опытах на мышах нами было показано, что вещества под шифром п р-901 и п Р-1104, представляющее собой комплексные соединения 2п(П) и М-ацетилцистеина, при в/б введении в дозе 50 мг/кг повышают устойчивость животных к экзогенной острой гипоксии в 4-5 раз [2]. Антигипоксическое действие названных веществ сопровождалось существенным снижением ректальной температуры (на 7 - 8оС) что, вероятно, связано с уменьшением производства энергии в тканях [3].
Целью работы явилось: 1) изучение влияния нового антигипоксанта п р-901 (комплексное соединение 2п(П) и М-ацетилцистеина) на величину стандартного энергетического обмена (СтЭО) у мышей; 2) поиск возможных механизмов защитного действия веществ этой группы при экзогенной острой гипоксии.
Материалы и методы исследования. Опыты выполнены на 20 белых лабораторных мышах-самцах массой 20-25 г и 28 белых лабораторных крысах-самцах массой 150-180 г. Потребление кислорода мышами контрольной и опытной групп оценивали по методу Холдена [7], адаптированному нами для решения поставленной задачи. Полученные данные использовали для расчета СтЭО по Крогу. За 30 мин до измерения СтЭО мышам опытной группы в/б вводили п р-901 (50 мг/кг). У всех мышей измеряли ректальную температуру исходно и через 90 мин после введения п Р-901. В ходе эксперимента у мышей непрерывно регистрировали ЭКГ с помощью оригинальных электродов и усилителя биопотенциалов, сопряженного с лабораторной ЭВМ. Процессы окислительного фосфорилирования в митохондриях головного мозга изучали по стандартной методике, описанной в работе А. Н. Шарова [6]. После декапитации из мозговой ткани методом дифференциального центрифугирования выделяли митохондрии, в которых полярографически с помощью закрытого электрода Кларка, определяли состояние окислительного фосфорилирования. В качестве субстрата окисления использовали глутамат натрия. По данным полярограммы рассчитывали скорость дыхания митохондрий в различных метаболический состояниях (У0 -скорость окисления субстрата, У3 - скорость фосфорилирующего окисления, У4 - скорость окисления после фосфорилирования), скорость разобщенного дыхания (Уднф). Также рассчитывали показатели, характеризующие сопряжение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях: дыхательный контроль по Ларди и Уэллману (ДКду =У3/У0), дыхательный контроль по Чансу и Уильямсу (ДКЧУ =У3/У4), коэффициент АДФ/О, стимуляцию дыхания 2,4-динитрофенолом (ДНФ=Уднф/У4), скорость фосфорилирования добавки АДФ (АДФЛ). Скорости дыхания митохондрий выражали в наног-атомах О2 за 1мин в расчете на 1 мг белка митохондрий. АДФЛ выражали в нмолях АДФ за 1 мин на 1 мг белка. Полученные данные обрабатывали с помощью пакета 8ш181юа 6.0 с подсчетом критерия Стьюдента для непарных выборок. Данные считались достоверными при р <0.05.
Результаты и их обсуждение. Установлено, что величина СтЭО в контрольной группе мышей (п=10) составила в среднем 15132± 146 ккал/сут, что согласуется с литературными данными [7,8]. Было показано, что интенсивность потребления кислорода подопытными животными (п=10) и уровень СтЭО существенно зависят от степени их фоновой моторной активности. Введение п р-901 сопровождалось снижением моторной активности животных, снижением их ректальной температуры на 5-7оС, а также достоверным уменьшением частоты следования ЭКГ-циклов с 712± 36/мин до 425± 28/мин (рис. 1).
Величина СтЭО достоверно понижалась. Через 90 мин после введения препарата животным СтЭО составлял величину порядка 5213± 86 ккал/сут. Полученные результаты дали основание предположить, что механизм действия комплексных соединений 2и(П) и ^ацетилцистеина связан с переводом энергетического обмена мышей на более низкий уровень, что нашло подтверждение в наших опытах, выполненных на суспензии митохондрий головного мозга крыс.
Рис. 1. Изменение ЭКГ мыши (компьютерная регистрация) через 60 мин после в/б введения п р-901 (50 мг/кг). А - исходная ЭКГ, Б - ЭКГ после введения вещества.
Митохондрии, выделенные из ткани головного мозга крыс контрольной группы имели следующие показатели: скорости дыхания У0, У3, У4, УдНФ соответственно равнялись - 22.07, 57.88, 25.72, 64.81 наног-атомов О2/мин/мг белка; дыхательный контроль - ДКлу и ДКчу составили соответственно - 2.66 и 2.27, коэффициент АДФ/О - 1.64, скорость фосфорилирования АДФЛ - 87.16 нмоль/мин/мг белка, 2,4-динитрофенол увеличивал скорость окисления в 2.54 раза (рис. 2).
Рис. 2. Изменение скоростей дыхания (У0, У3, У4, Уднф) митохондрий через 60 мин после в/б введения вещества п р-901 в дозах 10, 25 и 50 мг/кг. По оси ординат - скорость дыхания митохондрий (в наног-атом кислорода/мин на 1 мг белка митохондрий). По оси абсцисс - доза п р-901, N - контроль.
После введения п р-901 в дозе 10 мг/кг начальная скорость окисления субстрата (У0) увеличилась на 24.83%. Тем не менее прочие показатели свидетельствовали об ослаблении энергетической функции митохондрий. Так, скорость окисления после фосфорилирования (У4) снизилась на 13.06%, скорость фосфорилирующего (У3) и разобщенного окисления (Уднф) снизились, соответственно, на 14.79 и 13.86% в сравнении с контролем. Сопряжение в дыхательной цепи ухудшилось, о чем свидетельствует снижение дыхательного контроля (ДКЛУ) на 32.71%, и скорости фосфорилирования добавки АДФ на 43.33%, что свидетельствует об ограничении образования АТФ в единицу времени.
При введении п Q-901 в дозе 25 мг/кг дыхание митохондрий становилось слабее. Было отмечено снижение скорости окисления субстрата (V0) на 30.09%, скорости фосфорилирующего окисления (V3) - на 37.66%, скорости окисления после фосфорилирования (V4) - на 25.8%, скорости разобщенного окисления (УщФ) -на 37.39%. Нарушения сопряжения в дыхательной цепи прогрессировали. Образование АТФ в единицу времени снизилось на 73.3%.
При введении вещества в дозе в дозе 50 мг/кг начальная скорость окисления субстрата (V0) уменьшилась на 36.42%, скорость фосфорилирующего окисления (V3) - на 48.15%, скорость окисление после фосфорилирования (V4) - на 32.46%, скорость разобщенного окисления (Ущц,) - на 43.94%.
Снижение скорости окисления в митохондриях можно расценивать как следствие подавления активности ферментов дыхательной цепи [5,6,8]. Угнетение VдНФ свидетельствует об уменьшении резервных возможностей дыхательной цепи митохондрий, а выраженное нарушение процессов сопряжения позволяет предположить наличие повреждений в дыхательной цепи и мембранах митохондрий.
Выводы. 1) Антигипоксический эффект комплексного соединения Zn(II) и N-ацетилцистеина п Q-901 реализуется путём обратимого угнетения энергетического обмена, уменьшающего потребность животных в кислороде и обеспечивающего возможность их пролонгированного пребывания в условиях острой экзогенной гипоксии. 2) Защитный эффект комплексных соединений Zn(II) и N-ацетилцистеина при развитии острой экзогенной гипоксии тесно связан со способностью веществ данной группы оказывать угнетающее влияние на процессы окисления биологических субстратов в митохондриях.
Литература
1. Васильев П. В., Глод Г. Д., Сытник С. И. Фармакологические средства стимуляции работоспособности лётного состава при напряжённой деятельности //Воен. мед. журн. - 1992. - №8 - С. 45 - 47.
2. Евсеев А. В. Изучение антигипоксического действия нового химического соединения из группы физиологически совместимых антиоксидантов // Патофизиология и современная медицина. Тез. докл. II международной конференции - М.- Изд-во РУДН. - 2004. -С. 134-135.
3. Евсеев А. В. Парфенов Э. А., Евсеева М.А., Яснецов С. А., Осипов Н. М. Температурный баланс мышей при введении новых комплексных соединений цинка(П) с S-содержащим лигандом и меди (II) с никотиновой кислотой // Вестник Смоленской медицинской академии. Мед.-биол. вып. - Смоленск: Изд-во СГМА - 2003. - №4 - С. 28 - 30.
4. Новиков В. С., Шустов Е. Б., Гаранчук В. В. Коррекция функциональных состояний при экстремальных воздействиях. - С-Пб.: Наука, 1998. - 544 с.
5. Хватова Е. М., Шуматова Е. Н., Миронова Г. В. и др. Сравнительная оценка влияния некоторых регуляторных факторов на энергетическую функцию митохондрий мозга //Митохондрии. Транспорт электронов и преобразование энергии. - М. - 1976. - С. 182-189.
6. Шаров А. Н. Состояние энергетического обмена в тканях головного мозга при воздействии на организм высокой температуры и введении в этих условиях ионола и углекислого газа: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Смоленск, 1984.
7. Prosser C. L., Brown F. A. Comparative animal physiology //Philadelphia, London. - 1962. - p. 632.
8. Sutton L. N., Welsh F., Bruce D. E. Bioenergetics of acute vasogenic edema //J. Neurosurg. - 1980. - V. 53. - P. 470 - 476.
