CC BY
99
УДК 615.9:616-097
ИЗМЕНЕНИЕ ИММУНОМЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ АЛКОГОЛЬНОЙ
ИНТОКСИКАЦИИ
© Лосенок С.А., Бровкина И.Л.
Кафедра военной и экстремальной медицины, кафедра спортивной медицины и медицинской реабилитации Курского государственного медицинского университета
30-кратное внутрижелудочное введение этанола снижает функциональную активность нейтрофилов крови, иммунологическую реактивность организма, угнетает антиоксидантный статус клеток печени и мышц, эритроцитов и способность животных выполнять физическую нагрузку субмаксимальной интенсивности. Длительное (70-кратное) введение малых доз этанола позволяет дифференцировать животных по способности выполнять нагрузку различной интенсивности и по характеру изменений метаболических параметров.
Ключевые слова: иммуномодуляция, алкогольная интоксикация, физическая нагрузка.
MEASURING IMMUNEMETABOLIC PARAMETERS IN ALCOHOL INTOXICATION
Losenok S.A., Brovkina I.L.
Department of Military and Extreme Medicine, Department of Sports Medicine and Medical Reabilitation
of the Kursk State Medical University
The intragastric introduction of Ethanol (30 injections) reduces the functional activity of the blood neutrophils and the immunologic reactivity of the body, inhibits the antioxidant status of hepatic, muscular cells, erythrocytes and the animals' ability to perform physical exercises of submaximal intensity. The prolonged (70 times) introduction of small doses of Ethanol makes it possible to differentiate the animals according to their ability to perform physical exercises of different intensity and according to the character of the changes in metabolic parameters.
Key words: immunemodulation, alcohol intoxication, physical exercise.
Этанол - клеточный яд, действие которого направлено в первую очередь на фосфоли-пидные структуры мембран клеток нервной ткани, печени и эритроцитов. Под влиянием этанола меняется жирнокислотный состав фосфолипидов мембран, увеличивается содержание в них холестерина, возрастает хао-тропность, текучесть и проницаемость мембраны [19].
Изменение структуры, метаболизма и функции клеток является следствием изменения химического состава плазмы крови или результатом прямого токсического действия этанола на мембраны клеток [9, 14, 15, 18]. Пусковым звеном развития основных метаболических нарушений при употреблении этанола являются активация митохондриаль-ного окисления и повышенная потребность в субстратах для осуществления цикла трикар-боновых кислот. Это предполагает значительное усиление катаболизма глюкозы и гликогенолиза [10]. Последнее при многократном поступлении в организм этанола
оказывается заторможенным. Следствием этого является переключение с углеводного на липидный тип энергообеспечения клеток. Такое переключение приводит к значительному угнетению функции миоцитов и снижению физической работоспособности.
Принимая во внимание, что мышечная деятельность является необходимым условием сохранения гомеостаза [4] и что выполнение физических нагрузок связано со значительными затратами энергии, большой интерес представляет изучение влияния этанола (поступающего в организм в разных дозах и с различной периодичностью) на физическую работоспособность, выяснение механизмов этого влияния и поиск средств их эффективной коррекции при алкогольной интоксикации.
Целью работы было изучение влияния многократного поступления в организм этанола на иммунологическую реактивность и функциональную активность гепатоцитов, эритроцитов и миоцитов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты проведены на крысах самцах Вистар, массой 180-210 г. Этанол вводили внутрижелудочно через зонд в дозе 0,3 г/100 г массы тела 30- и 70-кратно с интервалом 24 часа. Контролем служили ин-тактные крысы и животные, получавшие по аналогичной схеме дистиллированную воду. За 3-е суток до конца алкогольной нагрузки животных однократно внутрибрюшинно иммунизировали эритроцитами барана (ЭБ) и липополисахаридом Escherichia 0111: B4 Sigma (ЛПС). Доза ЭБ равнялась 108 клеток/100 г массы тела, ЛПС - 5 мг/100 г массы тела. Через 5 суток после иммунизации в селезенке определяли антителообразующие клетки (АОК) к ЭБ (методом прямого локального гемолиза) и АОК к ЛПС (методом непрямого локального гемолиза) [5]. Способность выполнять физическую нагрузку субмаксимальной интенсивности (ФНСИ) тестировали по продолжительности плавания с грузом 30% массы тела, а физическую нагрузку высокой интенсивности (ФНВИ) по продолжительности плавания с грузом 8% массы тела [2].
В сыворотке крови определяли концентрацию триацилглицеролов (ТАГ), активность аланин- и аспартатаминотрансфераз (АЛТ, АСТ), активность щелочной фосфата-зы (ЩФ) и содержание общего билирубина [6]. В эритроцитах устанавливали концентрацию 2,3-бисфосфоглицерата (БФГ) [3], адено-зитрифосфата (АТФ), активность суперок-сиддисмутазы (СОД) и каталазы (Кат) [8], ацилгидроперекисей (АГП) и малонового ди-альдегида (МДА) [1]. В экстрактах тканей печени и мышц определяли активность супер-оксиддисмутазы и каталазы, содержание диеновых конъюгатов (ДК), ненасыщенных жирных кислот и малонового диальдегида [16,
17].
Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Изучено влияние многократного (30 дней подряд) и длительного (70 дней подряд) поступления в организм низких доз этанола (0,3 г/100 г массы тела) на неспецифическую
резистентность и иммунологическую реактивность организма, метаболизм и функциональную активность гепатоцитов, эритроцитов и миоцитов, а также на содержание в плазме крови соединений, характеризующих состояние углеводного, липидного и белкового обмена.
Установлено, что после многократного введения этанола наблюдалось нерезко выраженное снижение ФМА нейтрофилов и угнетение развития ГИО на ЭБ и ЛПС. В печени увеличивалась активность СОД и каталазы, содержание ДК и МДА, а гликогена оставалось в пределах нормы (рис. 1).
В эритроцитах после многократного введения этанола увеличивалась активность СОД и каталазы, повышалось содержание АГП и МДА. Все остальные определявшиеся показатели (БФТ и АТФ, активность М§2+-АТФ-азы, ГП и ГР) не отличались от уровня контроля.
В мышцах после введения этанола снижалась активность СОД и каталазы, увеличивалась концентрация ДК и МДА, содержание гликогена не изменялось.
В крови алкоголизированных животных активность АСТ не отличалась от нормы, а АЛТ была значительно повышена (рис. 2). Существенно снижался коэффициент де-Ритиса (АСТ/АЛТ). Повышалась активность ЩФ, концентрация ТАГ и холестерина. Не изменялось содержание ОБ, активность ФКК и концентрация белка.
Способность животных выполнять ФНСИ после многократного приема малых доз этанола снижалась, а способность к выполнению ФНВИ не изменялась. По резистентности к приему этанола и способности выполнять физическую нагрузку субмаксимальной и высокой интенсивности после длительного приема этанола (ежедневно в течение 70 суток по 0,3 г/100 г массы тела) выделено три группы крыс.
Первая - резистентная к приему этанола со сниженной способностью выполнять ФНСИ, но без изменения способности выполнять ФНВИ; вторая - резистентная к этанолу с существенно сниженной способностью выполнять ФНСИ и ФНВИ; третья -привыкшая к этанолу со значительно сниженной способностью выполнять ФНСИ и ФНВИ.
БФГ
ГП
АТФ
*—р—I—I
СОД
МДА
Кат
ДК
Рис. 1. Влияние этанола на концентрацию макроэргических соединений (БФГ и АТФ), активность антиоксидантных ферментов (СОД, Кат, ГП и ГР) и содержание продуктов перекисного окисления липидов (ДК и МДА) в эритроцитах.
Условные обозначения: 1 - контроль (без введения этанола); 2 - введение этанола 30-кратно; 3 - введение этанола 70-кратно; о - существенность различий (р<0,05) относительно 1; □ - существенность различий (р<0,05) относительно 2.
У животных первой группы ФМА ней-трофилов была существенно подавлена, а развитие ГИО на ЭБ и ЛПС резко угнетено. Метаболические параметры изменялись так же, как у крыс, получавших этанол в течение 30 суток.
Во второй группе крыс наблюдалось такое же, как в первой, угнетение ФМА ней-трофилов и иммунологической реактивности, а изменение иммунологических параметров было выражено сильнее.
В печени крыс второй группы активность СОД и каталазы была существенно снижена, а концентрация ДК и МДА увеличена. Сниженным оказалось содержание гликогена. В эритроцитах имело место снижение содержания БГФ при нормальном содержании АТФ.
2+
Снижалась активность М^-АТФ -азы, СОД и каталазы при неизмененной активности ГП и ГР. Увеличивалось содержание АГП и МДА.
В мышцах значительно снижалась активность СОД и каталазы, увеличивалась концентрация ДК и МДА, уменьшалось содержание гликогена.
В крови животных третьей группы повышена активность АСТ и АЛТ, коэффициент де-Ритиса становится выше, чем у животных, получавших этанол 30-кратно, но оставался ниже 1. Повышалась активность ЩФ, концентрация ОБ, ТАГ, холестерина, увеличивалась концентрация ДК и МДА, не изменялась активность ФКК и снижалась концентрация белка.
У крыс третьей группы наблюдалось резкое снижение показателей выраженности иммунологических функций. Изменения биохимических параметров в печени и мышцах были выражены сильнее, чем у животных второй группы. В эритроцитах наряду со сдвигами, характерными для крыс второй группы, имело место снижение активности ГП и ГР.
ТАГ
Рис. 2. Влияние этанола на концентрацию продуктов обмена липидов (ТАГ и ХОЛ) и белков (БЕЛ и МОЧ), на активность ферментов (АЛТ, АСТ, ЩФ и ФКК) в крови. Условные обозначения: те же, что и на рис. 1.
щш
1 -2---3
В крови отмечено значительное увеличение активности АСТ (коэффициент де-Ритиса становится существенно выше 1), повышение активности ФКК, концентрации белка.
Таким образом, вторая группа отличалась от первой:
- снижением активности СОД и каталазы, увеличением концентрации ДК и МДА в ткани печени;
- снижением активности СОД и каталазы в эритроцитах;
- снижением содержания гликогена в мышцах;
- увеличением концентрации ОБ в крови.
Отличие третьей группы от второй характеризовалось:
- высоким (более 1) коэффициентом де-Ритиса;
- повышением активности ФКК в крови;
- снижением концентрации белка в крови.
Сопоставление резистентности к этанолу
и способности восполнять ФНВИ с изменением биохимических параметров позволяет считать, что первое - резистентность в определенной степени связана с достаточным на-
пряжением катаболических процессов (нормальное содержание белка), а второе (выполнение ФНВИ) - с сохранением аэробно-анаэробного использования энергетических резервов (нормальное содержание гликогена в мышцах).
Снижение способности выполнять ФНВИ обусловлено, вероятно также, снижением ан-тиоксидантной защиты в мышцах и повышением содержания в тканях и крови продуктов перекисного окисления липидов.
У интактных животных после 30-кратного поступления этанола имел место печеночный анаболический тип соотношения АСТ/АЛТ (меньше 1), который характеризуется активацией превращения глюкозы в аланин и другие аминокислоты. По мере возрастания длительности приема этанола АСТ/АЛТ увеличивается, и после 70-дневного приема этанола у многих животных это соотношение превышает 1. Это свидетельствует об инверсии печеночного анаболического типа метаболизма в сердечный, катаболический тип, при котором повышается мощность лимонного цикла вследствие увеличения количества ок-
салоацетата в митохондриях и ускоряется превращение аминокислот в глюкозу через оксалоацетат [7]. Рассмотренные биохимические сдвиги приводят к таким клиническим проявлениям, как снижение массы тела и мышечной массы со снижением мышечной силы и развитием алкогольного миолиза [12, 13].
Алкоголизм можно рассматривать как состояние гиперактивности митохондрий клеток всех органов и тканей. Постоянная стимуляция митохондрий ацетальдегидом ведет к развитию дефицита субстратов цикла три-карбоновых кислот. Усиленное потребление субстратов требует использования всех энергетических резервов организма, а также различных пулов белка [11]. В силу этого на любом уровне молекулярно-организменной вертикали при алкоголизме выявляется дефицит белка. Это является причиной усиления фагоцитарного механизма защиты и ослабления реакций клеточного и гуморального иммунитета.
Полученные данные позволяют считать, что:
1. Многократное (30 дней с интервалами 24 часа) поступление в организм малых доз этанола снижает функционально-метаболическую активность нейтрофилов, угнетает развитие Т-зависимого и Т-независимого иммунного ответа, увеличивает активность супероксиддисмутазы и каталазы печени и эритроцитов; снижает активность суперок-сиддисмутазы и каталазы, повышает содержание диеновых конъюгатов, полиненасыщенных жирных кислот и малонового диаль-дегида в мышцах. В крови крыс, 30-кратно получавших этанол, повышается концентрация триацилглицеролов и холестерина, увеличивается активность аланинаминотрансфе-разы. Способность животных выполнять физическую нагрузку субмаксимальной интенсивности снижается.
2. Длительное (70-кратное с интервалами 24 часа) введение крысам малых доз этанола позволяет выделить 3 группы животных: 1) крысы, резистентные к этанолу, со сниженной способностью выполнять физическую нагрузку субмаксимальной интенсивности; 2) животные, резистентные к этанолу, со существенно сниженной способностью выполнять физические нагрузки субмаксималь-
ной и высокой интенсивности; 3) крысы, привыкающие к этанолу, со значительно сниженной способностью выполнять физические нагрузки субмаксимальной и высокой интенсивности.
3. Изменения метаболических параметров у крыс первой группы существенно не отличалось от сдвигов, наблюдавшихся у животных, которым этанол вводили 30-кратно. По изменению метаболических параметров животные второй группы отличались от первой снижением активности супероксиддисмутазы и каталазы, увеличением концентрации диеновых конъюгатов и малонового диальдегида в ткани печени, снижением активности анти-оксидантных ферментов в эритроцитах, снижением содержания гликогена в мышцах, увеличением концентрации общего билирубина в крови. Отличие третьей группы от второй характеризовалось высоким (более 1) коэффициентом де-Ритиса, повышением активности фосфофруктокиназы и снижением концентрации белка в крови.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бенисевич В.И., Идельсон Л.Н. Образование перекисей непредельных жирных кислот в оболочке эритроцитов при болезни Маркиа-фава - Микели // Вопр. мед. химии. - 1973. -Т. 19, Вып. 6. - С. 596-599.
2. Бобков Ю.Г., Виноградов В.М., Катков В.Ф. и др. Фармакологическая коррекция утомления. - М.: Медицина, 1984. - 208 с.
3. Виноградова И.Л., Багрянцева С.Ю., Дер-виз Г.В. Метод одновременного определения 2,3 ДФГ и АТФ в эритроцитах // Лаб. дело. -1980, № 7. - С. 424-426.
4. Куликов В.П., Киселев В.Н. Потребность в двигательной активности. Физиология, валео-логия, реабилитация. - Новосибирск: Наука, 1998. - 147 с.
5. Мальберг К., Зигль Э. Метод локального гемолиза // Иммунологические методы; пер. с нем. / под ред. Г. Фримеля. - М.: Медицина, 1987. - С. 57-72.
6. Меньшиков В.В., Делектарская Л.Н. Методы клинической биохимии // Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник. М.: Медицина, 1987. - С. 174-276.
7. Мецлер Д. Биохимия. М.: Мир, 1980. - Т. 2. -254 с.
8. Подильчак М.А. Клиническая энзимология. -Киев, 1967. - 292 с.
9. Прокопьева В.Д., Тюлина О.В., Пытина Л.П., Бохан Н.А. Нарушение морфологии эритроцитов и окислительная модификация белков теней эритроцитов и плазмы крови при алкоголизме // Вопр. биол. медиц. и фармац. химии. - 2005. - № 2. - С. 13-17.
10. Рослый И.М., Абрамов С.В., Агаронов В.Р. и др. Биохимия и алкоголизм (III): Длительная алкоголизация как механизм развития белковой дистрофии // Вопр. наркологии. - 2004. -№ 4. - С. 70-80.
11. Рослый И.М., Абрамов С.В., Агаронов В.Р. и др. Биохимия и алкоголизм (IV): Типовые клинико-биохимические синдромы при хронической алкогольной интоксикации // Вопр. наркологии. - 2004. - № 5. - С. 46-56.
12. Рослый И.М., Абрамов С.В., Агаронов В.Р. и др. Биохимия и алкоголизм (V): Развитие белковой дистрофии и патогенез алкоголизма // Вопр. наркологии. - 2004. - № 6. - С. 59-66.
13. Рослый И.М., Абрамов С. В., Водолаж-ская М.Г., Шуляк О.А. Биохимия и алкоголизм (VI): Роль биохимических показателей плазмы крови в оценке метаболического статуса больных алкоголизмом // Вопр. наркологии. - 2005. - № 1. - С. 59-67.
14. Селевич М.И., Лелевич В.В., Винницкая А.Г. и др. Влияние салсоколлина на метаболические показатели печени крыс после введения эта-
нола и его отмены // Пат. физиология и экспе-рим. терапия. - 2001. - № 3. - С. 26-28.
15. Сидоров П.Н., Кирпич Н.А., Сороковой В.Н. и др. Сканирующая электронная микроскопия эритроцитов крыс при хронической алкогольной интоксикации на фоне белково-витаминной недостаточности // Бюл. экспер. биол. и мед. - 2001. - Т. 132, № 7. - С. 110 -113.
16. Стальная Н.Д. Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот // Соврем. методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича - М., 1977. - С. 63-64.
17. Стальная Н.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиабарбитуровой кислоты // Соврем. методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича - М., 1977. - С. 66-68.
18. Сторожок С.А., Панченко Л.Ф., Филиппович Ю.Д., Глушков В. С. Изменения физико-химических свойств биологических мембран при развитии толерантности к этанолу // Вопр. мед. химии. - 2001. - Т. 47, № 12. -С. 198-208.
19. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. - М.: Мир, 1988. - 568 с.
