CC BY
34
УДК 533.92:537.525
МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ ЭРИТРОЦИТАРНЫХ ОКСИДОРЕДУКТАЗ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ГЛУТАТИОН-СОДЕРЖАЩИХ ДИНИТРОЗИЛЬНЫХ
КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА
Давыдюк А.В. - соискатель; *Мартусевич А.К. - д.б.н., профессор**; Соловьева А.Г. - к.б.н., с.н.с; Каримова Р.Г. - д.б.н., профессор Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия ^Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр Минздрава России Казанская государственная академия ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: динитрозильные комплексы железа, энергетический метаболизм,
кровь.
Key words: dinitrosyl iron complexes, energy metabolism, blood.
В настоящее время показаны многочисленные положительные эффекты естественной депонированной формы оксида азота - динитрозильных комплексов железа (ДНКЖ) - в отношении различных биологических систем [4-6]. Ранее нами in vitro установлен характер влияния ДНКЖ на отдельные компоненты метаболизма крови, включая энергетический обмен, состояние про- и антиоксидантных систем [2, 3] и т.д. В то же время комплексный анализ влияния рассматриваемого донора оксида азота на состояние крови при термической травме в литературе не представлен. В связи с этим, целью работы явилось изучение активности некоторых оксидоредуктаз крови животных с термической травмой при введении ДНКЖ.
Материал и методы. Исследование проводили на 30 половозрелых крысах-самцах линии Вистар массой 220-250 г., разделенных на 3 группы равной численности: интактную (никаких манипуляций не проводили, выполняли лишь однократный забор крови),
(воспроизводили травму и применяли лечение) и основную контрольной с
введением водного
контрольную термическую стандартное (аналогична дополнительным раствора ДНКЖ).
Животным контрольной и основной групп комбинированную травму наносили по собственной методике, включающей контактный термический ожог кожи спины (площадь - 20% поверхности тела) в сочетании с термоингаляционной травмой. Содержание животных, экспериментальные
вмешательства осуществляли согласно приказу Минздрава СССР №775 от 12.08.1977 г. Травму наносили под комбинированным наркозом («золетил» + «ксила»). Животным контрольной группы с первых суток после моделирования термической травмы проводили
ежедневные внутрибрюшинные инфузии физиологического раствора (3 мл), раны обрабатывали левомеколем. Крысы основной группы ежедневно
внутрибрюшинно получали ДНКЖ в физиологическом растворе (1 : 9 (по объему) - суммарно 3 мл; в течение 10 суток), местное лечение аналогично проводимому в контрольной группе.
ДНКЖ синтезировали по методике А.Ф. Ванина [4].
На третьи и десятые сутки восуществляли забор образцов крови у животных обеих групп. Изучали активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в прямой (ЛДГпр) и обратной (ЛДГобр) реакциях в гемолизате эритроцитов о методу Г.А. Кочетова [1]. Уровень лактата в эритроцитах оценивали с помощью автоматического анализатора SuperGL Ambulance. Исходя из полученных значений параметров, рассчитывали интегральные показатели: коэффициент субстратного обеспечения (КСО) и баланса энергетических реакций (КБЭР) [3].
Данные были обработаны
статистически с помощью Statistica 6.0.
Результаты исследования.
Установлено, что активность
эритроцитарной ЛДГ в обратной реакции у крыс при термической травме существенно
изменена относительно животных интактной группы на третьи и на десятые сутки послеожогового периода (р<0,05). На третьи сутки ЛДГпр у животных данной
группы умеренно снижена, тогда как на десятые сутки эта тенденция сглаживается (рис. 1).
ю -
180
160
140
120
100
80
60
40
20
□ интактная группа
□ термическая травма
□ ДНКЖ
Рис. 1. Активность лактатдегидрогеназы эритроцитов в норме и при термической травме с
учетом введения ДНКЖ (ЛДГ пр - активность ЛДГ в прямой реакции; ЛДГобр - активность ЛДГ в обратной реакции; ДНКЖ - динитрозильные комплексы железа; * - статистическая значимость различий с уровнем интактных животных р<0,05; # - статистическая значимость различий с уровнем
животных с термической травмой р<0,05)
Системное введение ДНКЖ животным с комплексным термическим повреждением значительно
модифицировало активность фермента как в прямой, так и в обратной реакциях. В частности, каталитические свойства эритроцитарной ЛДГпр у крыс данной группы на третьи сутки практически не отличались от характерных для интактных животных, значимо превосходя уровень контрольной группы (р<0,05). На десятые сутки послеожогового периода у животных основной группы наблюдали выраженное нарастание активности энзима в прямой реакции, превышающее значения, выявленные для животных как интактной, так и контрольной группы в 2,02 и 2,24 раза соответственно (р<0,05). С учетом метаболической сущности данной реакции подобную динамику показателя следует, на наш взгляд, расценивать как результат
положительного воздействия ДНКЖ.
Этому заключению в полной мере соответствует характер влияния изучаемого соединения на активность ЛДГ в обратной реакции: на третьи сутки она была лишь минимально повышена относительно уровня интактных животных (в 1,21 раза; р<0,05), оставаясь значительно ниже значений, зарегистрированных у животных контрольной группы (в 2,64 раза; р<0,05). Аналогичная картина имела место и на десятые сутки послеожогового периода (к моменту завершения эксперимента). Таким образом, наши исследования позволили предположить, что изучаемая
депонированная форма оксида азота предотвращает избыточную активацию ЛДГобр, потенцирующую синтез лактата, известного молекулярного маркера гипоксии.
0
Рис. 2. Уровень лактата в эритроцитах в норме и при термической травме в зависимости от введения ДНКЖ (* - статистическая значимость различий с уровнем у интактных животных р<0,05; # - статистическая значимость различий с уровнем у животных с комбинированной
термической травмой р<0,05)
2,5
1,5
0,5
□ интактная группа
□ термическая травма
□ ДНКЖ
3 сутки
10 сутки
2
0
Результат оценки уровня лактата в эритроцитах в экспериментальных группах животных приведен на диаграмме (рис. 2). Установлено, что, аналогично изменениям каталитических свойств ЛДГ, на третьи сутки после нанесения ожога у животных контрольной группы имело место существенное повышение концентрации лактата в эритроцитах относительно уровня у интактных крыс (в 1,5 раза; р<0,05), сохраняющееся к завершению
эксперимента (в 1,35 раза на десятые сутки; р<0,05). Данная динамика подтверждает формирующееся в результате тяжелой термической травмы смещение активности ЛДГ в сторону обратной реакции.
Иная картина регистрируется у животных, получавших инъекции ДНКЖ, у которых отмечена нормализация рассматриваемого звена энергетического метаболизма крови на всех сроках (рис. 2). Динамика концентрации лактата в эритроцитах у животных основной группы косвенно свидетельствовала о повышении адаптационных резервов исследуемого компонента системы энергообеспечения
при действии депонированной формы оксида азота.
Также нами был произведен расчет дополнительных параметров:
коэффициентов субстратного обеспечения и баланса энергетических реакций (рис. 3). Отмечено выраженное смещение режима функционирования ЛДГ с существенной активацией обратной реакции на фоне угнетения прямой, наблюдавшееся у крыс контрольной группы, что проявилось в резком снижении уровня КБЭР на 3 и 10 сутки послеожогового периода (в 23,1 и 11,2 раз соответственно, р<0,05). Этот сдвиг отражает системную метаболическую дезадаптацию, формирующуюся в условиях тяжелой термической травмы. При введении животным с комбинированной термической травмой ДНКЖ на 3 сутки лечения регистрировали лишь умеренное падение КБЭР (в 1,58 раза; р<0,05), сменявшееся его нарастанием ко времени завершения эксперимента (в 1,57 раза; р<0,05), что, в свою очередь, свидетельствовало о стимуляции энергетического обмена.
1,6 1,4 1,2 1
ч
<D
к 0,8
о
0,6 0,4 0,2 0
3 сутки 10 сутки
КСО
□ интактная группа
□ термическая травма
□ ДНКЖ
3 сутки 10 сутки
КБЭР
*
#
*
#
Рис. 3. Производные коэффициенты энергетического метаболизма эритроцитов в норме и при термической травме в зависимости от введения ДНКЖ (КСО - коэффициент субстратного обеспечения; КБЭР - коэффициент баланса энергетических реакций; * - статистическая значимость различий с уровнем у интактных животных p<0,05; # - статистическая значимость различий с уровнем у животных с термической травмой p<0,05)
Аналогичная, но менее показательная динамика была выявлена в отношении коэффициента субстратного обеспечения: у животных контрольной группы как на третьи, так и на десятые сутки регистрировали значительное снижение КСО (в 3,2 и 2,5 раза соответственно; p<0,05), что указывало на сопряженность сдвигов каталитической активности ЛДГ и эритроцитарной концентрации лактата, а также их декомпенсацию в условиях моделирования комбинированной ожоговой травмы. В то же время модуль сдвигов данного коэффициента при проведении курса инфузионной терапии с включением ДНКЖ был существенно меньше, причем на 3 сутки обнаруживали умеренное снижение показателя (69% от нормы;
p<0,05) с последующим его выраженным приростом (123% от нормы; p<0,05). Эта тенденция, по нашему мнению, указывает на протективное, адаптогенное действие изучаемого соединения в отношении энергетического метаболизма эритроцитов.
Заключение. В ходе эксперимента получены данные о положительном действии динитрозильных комплексов железа на метаболические параметры крови животных с термической травмой. Выявлено, что ДНКЖ стимулируют энергетический метаболизм эритроцитов крыс с термической травмой за счет преимущественной активации ЛДГ в прямой реакции (на 102% против +21% для обратной реакции) и снижения темпов нарастания уровня лактата.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии / Г.А. Кочетов. - Москва: Высшая школа, 1980. 2. Мартусевич А.К. Анализ влияния оксида азота на физико-химические параметры крови in vitro / А.К. Мартусевич, А.Г. Соловьева, С.П. Перетягин, Н.В. Диденко // Врач-аспирант. - 2013. - №2. - С. 218-222. 3. Мартусевич А.К. Оценка влияния некоторых физических факторов на энергетический метаболизм крови in vitro / А.К. Мартусевич, А.Г.Соловьева, С.П. Перетягин, В.Н. Митрофанов // Биомедицина. - 2013. -№1. - С. 103-108. 4. Borodulin R.R. A simple protocol for the synthesis of dinitrosyl iron complexes with glutathione: EPR, optical, chromatographic and biological characterization of reaction products / R.R. Borodulin, L.N. Kubrina, V.O. Shvydkiy et al. // Nitric oxide. - 2013. - Vol. 35. - P. 110-115. 5. Shumaev K.B. Globins and other nitric oxide-reactive proteins. Dinitrosyl iron complexes bound with haemoglobin as markers of oxidative stress / K.B. Shumaev, O.V. Kosmachevskaya, A.A. Timoshin et al. // Methods in Enzymology. - 2008. V.436. P. 441-457. 6. Vanin A.F. Dinitrosyl-iron complexes with thiolate ligands: physico-chemistry, biochemistry and physiology // Nitric Oxide Biol. Chem. 2009. Vol. 21. P. 136-149.
МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ ЭРИТРОЦИТАРНЫХ ОКСИДОРЕДУКТАЗ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ГЛУТАТИОН-СОДЕРЖАЩИХ ДИНИТРОЗИЛЬНЫ1Х КОМПЛЕКСОВ
ЖЕЛЕЗА
Давыдюк А.В., Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Каримова Р.Г.
Резюме
Целью работы явилось изучение активности некоторых оксидоредуктаз крови животных с термической травмой при введении динитрозильных комплексов железа (ДНКЖ). Исследование проведено на 30 крысах линии Вистар, 10 из них были включены в интактную группу, остальным наносили термическую травму. Животным контрольной группы (n=10) лечение осуществляли ежедневными инфузиями физиологического раствора. Крысы основной группы (n=10) получали ДНКЖ в физиологическом растворе (1:9). На 3 и 10 сутки в крови определяли физико-химические показатели, характеризующие состояние энергетического метаболизма. Установлено положительное действие ДНКЖ на энергетический метаболизм эритроцитов, реализующееся посредством регуляции активности лактатдегидрогеназы и наблюдающееся уже к 3 суткам послеожогового периода.
METABOLIC ADAPTATION OF OXIDOREDUCTASES OF ERYTHROCYTES TO GLUTATHIONE-CONTAINING DINITROSYL IRON COMPLEXES
Davyduk A.V., Martusevich A.K., Soloveva A.G., Karimova R.G.
Summary
The aim of this work is estimation of action of dinitrosyl iron complexes (DNIC) on rats blood energy metabolism at combined thermal trauma. We studied 30 Wistar rats, divided into 3 groups: intact (n=10), control (n=10) and main (n=10) group. We modeled combined thermal trauma (skin burn + thermoinhalation damage) in animals of control and main groups. Rats of control group got a infusions of sodium chloride solution (n=10) every day. Rats of main one got infusions of DNIC solution in sodium chloride. In blood samples we studied activity of lactate dehydrogenase in direct and reverse reaction, lactate level and coefficients of substrate provision and energy reactions balance. It was stated, that DNIC clearly normalized erythrocytes energy metabolism from third day after trauma.
УДК 53:664.1:577.3
ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
Дыганова Р.Я. - д.б.н., профессор; Зайнашева З.Р. - магистрант Казанский государственный энергетический университет e-mail: [email protected]
Ключевые слова: биогаз, свекловичный жом, биоэнергетические установки, альтернативная энергетика, сахарная промышленность, энергопотребление
Key words: biogas, sugar beet pulp, bioenergy installations, alternative energy, sugar production, energy consumption
В настоящее время утилизация органических отходов представляет собой экологическую проблему. Особенности технологии переработки свеклы
предполагают масштабное образование
вторичных сырьевых ресурсов и отходов [1].
На сегодняшний день совокупный выход жома слишком велик для того, чтобы его можно было полностью гранулировать
