CC BY
44
органотропность ИЗМЕНЕНИИ показателей перекисного окисления липидов при введении препарата двухвалентного железа в эксперименте
УДК 615.03:557.178:616.001.6 Поступила 12.10.2010 г.
©Л.В. Ловцова, к.м.н., доцент кафедры общей и клинической фармакологии;
Т.О. Чуева, к.м.н. доцент кафедры общей и клинической фармакологии;
А.В. Дворников, к.б.н., зав. группой экспериментального моделирования ЦНИЛ
Нижегородская государственная медицинская академия, Н. Новгород
Цель исследования — изучение особенностей влияния препарата «Железа сульфат+серин» на процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях различных органов экспериментальных животных.
Материалы и методы. Эксперимент проведен на 80 нелинейных крысах-самцах. Определяли показатели индуцированной биохе-милюминесценции и содержание малонового диальдегида (МДА). Препарат «Железа сульфат+серин» (актиферрин) вводили в дозе 17,14 мг/кг в сутки (в пересчете на Fe2t) в течение 30 сут.
Результаты. Актиферрин в тканях кишечника увеличивает общую антиоксидантную активность (АОА) (через 10 сут введения); уменьшает содержание МДА и скорость спада процесса свободно-радикального окисления (СРО) (через 30 сут). В тканях печени не оказывает существенного влияния на динамику всех изученных показателей в течение анализируемого периода. В тканях селезенки отмечена тенденция к снижению свободно-радикальной активности (СРА) (через 3 сут) и затем к ее увеличению (через 30 сут); повышение общей АОА (через 3 сут) и тенденция к ее увеличению (через 30 сут); увеличение скорости спада процесса СРО (через 30 сут); снижение содержания МДА (через 3 сут). В тканях головного мозга препарат увеличивает СРА при одновременном снижении общей АОА (через 3 и 10 сут введения); повышает скорость спада процесса СРО (через 10 сут); снижает содержание МДА (через 10 и 30 сут введения).
Заключение. К особенностям влияния препарата «Железа сульфат+серин» на процесс ПОЛ в тканях различных органов экспериментальных животных относятся: определенная органотропность, различные спектр, направленность и степень выраженности динамики показателей, стадийность изменений, проявление про- или антиоксидантной активности, а также ингибирующего действия на изучаемый процесс на разных этапах введения. В процессе терапии препаратами железа рекомендуется динамический контроль показателей ПОЛ.
Ключевые слова: железодефицитная анемия, препараты железа, перекисное окисление липидов.
English
Organotropic alterations of characteristics
of the lipid peroxidation value in a divalent ferrum infusion
in the experiment
L.V. Lovtsova, MD, Associate Professor, the General and Clinical Pharmacology Department;
T.O. Chueva, MD, Associate Professor, the General and Clinical Pharmacology Department;
A.V. Dvornickov, PhD, Head of the CSRL group of experimental modeling
Nizhny Novgorod State Medical Academy, Nizhny Novgorod
The aim of the investigation is to study the peculiarities of the preparation “Ferrum sulfate+serine” influence on the lipid peroxidation process (LPP) in tissues of the experimental animals' different organs.
Materials and methods. An experiment is made on 80 nonlinear male-rats. The induced biochemiluminescence indices and a malone dialdehyde (MDA) content have been detected. A “Ferrum sulfate+serine” (actiferrin) preparation has been infused in a dose of 17.14 mg/kg a day (in Fe2+equivalent) for 30 days.
Для контактов: Ловцова Любовь Валерьевна, тел. раб. 8(831)436-54-01, тел. моб. +7 960-196-86-58; e-mail: [email protected].
Results. An actiferrin in the intestine tissues increases a general antioxidant activity (GAA) (in 10 days of infusion); decreases an MDA content and a rate of the free-radical oxidation (FRO) process collapse (in 30 days). It doesn’t substantially influence the dynamics of all the studied indices during the analyzed period in the liver tissues. A tendency to a free-radical activity (FRA) decrease (in 3 days) and its following increase (in 30 days); an increase of a GAA (in 3 days) and a tendency to its increase (in 30 days); an increase of an FRO process collapse rate (in 30 days); a decrease of an MDA content (in 3 days) are marked in the spleen tissues. It increases a FRA in the brain tissues with a simultaneous decrease of a GAA (in 3 and 10 days of infusion); increases an FRO process collapse rate (in 10 days); decreases a MDA content (in 10 and 30 days of infusion).
Conclusion. A certain organotropy, a different spectrum, direction and degree of the indices dynamics expression; stage alterations, a manifestation of a pro- and antioxidant activity and inhibiting influence on the studied process at different stages of infusion relate to peculiarities of the “Ferrum sulfate+serine” influence on the lipid peroxidation (LPP) process in the tissues of the experimental animals' different organs. A dynamic control of the LPP indices is recommended in a process of therapy with the ferrum preparations.
Key words: iron-deficient anemia, ferrum preparations, lipid peroxidation.
Железо включено во многие белки, имеющие важное значение для жизни растений и животных: гемопротеины (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, цитохромок-сидаза, пероксидаза, миелопероксидаза, каталаза); железофлавопротеины (цитохром-с-редуктаза, сукци-натдегидрогеназа, пролиноксидаза, НАДФ-дегидроге-наза, ацил-КоА-дегидрогеназа, ксантиноксидаза и др.); белки, содержащие железо различных молекулярных конфигураций (трансферрин, ферритин, гемосиде-рин, мобилферрин, лактоферрин и др.) [1]. Поэтому при железодефицитном состоянии и наиболее выраженной его клинической форме — железодефицитной анемии — отмечаются симптомы, связанные не только с недостатком гемоглобина, но и дефицитом железосодержащих ферментов [2, 3]. При этом развивается тканевая гипоксия, сопровождающаяся активацией свободно-радикального процесса на фоне снижения антиоксидантной защиты организма [4, 5].
Основой заместительной фармакотерапии при железодефицитной анемии являются препараты железа, развитие побочных реакций при применении которых в значительной степени обусловлено тем, что данный микроэлемент является металлом-переносчиком, катализатором образования свободных радикалов и активных форм кислорода [6].
Механизмы влияния лекарственных препаратов железа на процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) в различных органах остаются до настоящего времени практически не выясненными.
Цель исследования — изучение особенностей влияния препарата двухвалентного железа («Железа сульфат+серин») на процесс перекисного окисления липидов в тканях различных органов экспериментальных животных.
Материалы и методы. Работа выполнена на кафедре общей и клинической фармакологии с использованием экспериментально-лабораторной базы ЦНИЛ НижГМА.
Эксперименты проведены на 80 белых нелинейных крысах-самцах с исходной массой 70—75 г, у которых первоначально определяли гематологические показатели (уровень гемоглобина, количество эритроцитов, содержание сывороточного железа) и создавали модель алиментарной железодефицитной анемии [7].
Все животные были разделены на две группы методом случайной выборки. Часть животных забивали методом декапитации (по 10 крыс на каждый из четырех этапов забоя в каждой группе) и определяли исходный уровень показателей ПОЛ в тканях различных органов (кишечника, печени, селезенки, головного мозга).
Животным опытной группы перорально через зонд вводили препарат двухвалентного железа — «Железа сульфат+серин» (актиферрин) — в эквитерапевтичес-кой дозе (17,14 мг/кг в сутки в пересчете на Fe2+) в течение 30 сут; животным контрольной группы — перорально 0,5 мл воды дистиллированной.
Забой животных осуществляли также через 3, 10 и 30 сут от начала введения препарата железа. Объектом исследования являлись гомогенаты вышеуказанных органов экспериментальных животных.
Определение уровня гемоглобина, количества эритроцитов и сывороточного железа проводили с помощью фотометрического метода.
Активность процесса ПОЛ изучали с помощью метода индуцированной биохемилюминесценции (ИБХЛ) на биохемилюминометре БХЛ-06 [8]. Определяли максимальную интенсивность свечения (Imax), характеризующую потенциальную способность биологического объекта к свободно-радикальному окислению (СРО), или свободно-радикальную активность (СРА); свето-сумму (S) хемилюминесценции за 30 с, обратно пропорциональную общей антиоксидантной активности (АОА), а также тангенс угла наклона кинетической кривой хемилюминесценции (tga2), характеризующий скорость спада процесса СРО.
Содержание малонового диальдегида (МДА) исследовали по реакции с тиобарбитуровой кислотой по методу J.B. Smith [9].
Статистическая обработка полученных результатов проведена с использованием лицензионного статистического пакета Stadia 7.0/prof и оценкой уровня значимости различий между двумя выборками с помощью параметрических и непараметрических критериев [10]. Результаты представлены в виде М±1Г1, где М — средняя арифметическая, m — стандартная ошибка средней арифметической.
результаты. В процессе исследования установлено, что в тканях кишечника актиферрин вызывает из-
Таблица 1
Динамика показателей перекисного окисления липидов в тканях кишечника (M±m)
Показатель Этап исследования, сутки Группы животных
актиферрин (п=40) контрольная(п=40)
1тах, мВ Исходный уровень 2,69±0,26 2,69±0,26
3-и 1,97±0,22* 1,66±0,34*
10-е 2,42±0,23 2,17±0,32
30-е 1,53±0,14* 1,74±0,48*
S, мВ Исходный уровень 19,49±0,86 19,49±0,86
3-и 15,51±0,90 * 14,86±0,92*
10-е 16,68±0,88*+ 18,42±1,00
30-е 14,06±0,98* 15,66±2,40*
tga2 Исходный уровень 1,42±0,17 1,42±0,17
3-и 1,16±0,15 1,50±0,10
10-е 1,46±0,08 1,46±0,09
30-е 1,19±0,08+ 1,52±0,16
МДА, нмоль/мл Исходный уровень 2,76±0,13 2,76±0,13
3-и 1,79±0,08* 1,80±0,13*
10-е 1,69±0,16* 1,55±0,11*
30-е 1,55±0,08*+ 1,77±0,08*
Примечания: * — статистическая значимость различий показателей по сравнению с исходным уровнем; + — по сравнению с группой контроля.
Таблица 2
Динамика показателей перекисного окисления липидов в тканях печени (M±m)
Показатель Этап исследования, сутки Группы животных
актиферрин (п=40) контрольная(п=40)
1тах, мВ Исходный уровень 3,88±0,18 3,88±0,18
3-и 4,03±0,24 3,75±0,17
10-е 3,82±0,25 3,22±0,23*
30-е 3,02±0,53 3,23±0,38*
S, мВ Исходный уровень 17,01±0,72 17,01±0,72
3-и 18,53±1,45 15,54±1,27
10-е 16,53±0,93 15,93±0,51
30-е 14,81±0,90 19,02±3,33
tga2 Исходный уровень 1,71±0,06 1,71±0,06
3-и 2,12±0,15* 2,37±0,08*
10-е 2,14±0,10* 1,94±0,10*
30-е 2,11±0,16* 2,05±0,20*
МДА, нмоль/мл Исходный уровень 2,15±0,07 2,15±0,07
3-и 1,27±0,10* 1,45±0,07*
10-е 1,19±0,11* 1,55±0,21*
30-е 1,22±0,08* 1,04±0,07*
* — статистическая значимость различий показателей по сравнению с исходным уровнем.
менения показателя Imax, существенно не отличающиеся от таковых в группе контроля на всех исследованных этапах (табл. 1). При этом в тканях кишечника отмечается увеличение общей АОА через 10 сут введения препарата, о чем свидетельствует снижение показателя S, причем по сравнению как с исходной величиной (на 14,42%; р<0,05), так и с группой контроля (р<0,05).
Показатель tga2 (соответственно скорость спада процесса СРО) под влиянием препарата снижается через 30 сут введения по сравнению с группой контроля (р<0,05). Кроме того, актиферрин обусловливает снижение концентрации вторичного молекулярного продукта ПОЛ — МДА, а следовательно, уменьшение интенсивности процесса СРО в тканях кишечника, также через 30 сут введения, причем как по сравнению с исходной величиной (на 43,84%; р<0,001), так и c группой контроля (р<0,05) (см. табл. 1).
Таким образом, механизм влияния акти-феррина на процесс СРО в тканях кишечника характеризуется изменением следующих исследованных показателей: увеличением общей АОА через 10 сут введения; снижением содержания МДА и скорости спада процесса СРО через 30 сут введения. Следовательно, изучаемый препарат железа в тканях кишечника через 10 сут введения проявляет АОА, в последующем (через 30 сут введения) оказывает ингибирующее действие на процесс ПОЛ, при этом спад процесса СРО протекает медленнее.
В тканях печени актиферрин не оказывает существенного (по сравнению с группой контроля) влияния на динамику всех изученных показателей СРО в течение анализируемого периода (табл. 2).
В тканях селезенки на фоне изучаемого препарата двухвалентного железа через 3 и 30 сут отмечается более высокий показатель Imаx, чем в группе контроля (р<0,05), несмотря на его незначительные изменения относительно исходного уровня как через 3, так и 30 сут введения (тенденции к снижению и увеличению соответственно) (табл. 3). Кроме того, при введении препарата в тканях селезенки через 3 сут регистрируется повышение общей АОА относительно исходного уровня (соответственно снижение показателя S на 20,62% (р<0,01)), а через 30 сут — тенденция к ее увеличению, причем эта активность остается более низкой по сравнению с группой контроля (р<0,05 и р<0,001 соответственно).
При этом актиферрин увеличивает показатель tga2 (скорость спада процесса СРО) в тканях селезенки по сравнению как с исходным уровнем (на 81,48%; р<0,001), так и с группой контроля (р<0,01) через 30 сут введения (табл. 3). Содержание МДА в тканях
селезенки под влиянием изучаемого препарата железа снижается через 3 сут введения, причем по сравнению как с исходной величиной (на 32,88%; р<0,001), так и с группой контроля (р<0,001).
Таблица 3
Динамика показателей перекисного окисления липидов в тканях селезенки (M±m)
Показатель Этап исследования, сутки Группы животных
актиферрин (n=40) контрольная(n=40)
Imax, мВ Исходный уровень 4,З5±0,25 4,З5±0,25
3-и З,79±0,21 + 2,8З±0,З4*
10-е З,7З±0,28 З,55±0,21*
30-е 4,51±0,З5+ З,З7±0,З4*
S, мВ Исходный уровень 55,05±1,8З 55,05±1,8З
3-и 4З,70±2,05*+ З7,6З±2,17*
10-е 46,99±1,87* 44,64±2,7З*
30-е 54,67±1,41 + 41,97±1,94*
tga2 Исходный уровень 1,08±0,07 1,08±0,07
3-и 1,27±0,07* 1,48±0,11*
10-е 1,6З±0,08* 1,50±0,06*
30-е 1,96±0,1З*+ 1,41±0,09*
МДА, нмоль/мл Исходный уровень З,71±0,1З З,71±0,1З
3-и 2,49±0,09*+ З,24±0,09*
10-е 2,07±0,11* 2,21±0,10*
30-е 2,48±0,11* 2,З5±0,20*
П р и м е ч а н и я:
статистическая значимость различий показателей
по сравнению с исходным уровнем;
по сравнению с группой контроля
Таблица 4
Динамика показателей перекисного окисления липидов в тканях головного мозга (M±m)
Показатель Этап исследования, сутки Группы животных
актиферрин (n=40) контрольная(n=40)
Imax, мВ Исходный уровень З,54±0,28 З,54±0,28
3-и 4,74±0,З4*+ З,1З±0,З9
10-е 4,12±0,20+ 2,78±0,З2*
30-е 4,50±0,29* З,81±0,З7
S, мВ Исходный уровень 25,66±0,88 25,66±0,88
3-и З1,9З±1,З2*+ 22,8З±0,95*
10-е 28,41±0,98*+ 25,З9±1,75
30-е З4,8З±1,З7* З4,17±1,15*
tga2 Исходный уровень 1,51±0,06 1,51±0,06
3-и 2,16±0,1З* 2,11±0,08*
10-е 2,11±0,12*+ 1,78±0,06*
30-е 2,24±0,07* 2,1З±0,14*
МДА, нмоль/мл Исходный уровень З,40±0,4З З,40±0,4З
3-и 1,94±0,16* 2,51±0,28
10-е 0,99±0,07*+ 1,76±0,27*
30-е 0,84±0,11*+ 1,95±0,З4*
П р и м е ч а н и я: * — статистическая значимость различий показателей по сравнению с исходным уровнем; + — по сравнению с группой контроля.
Таким образом, механизм влияния препарата двухвалентного железа на процесс СРО в тканях селезенки
характеризуют: тенденции к уменьшению относительно исходного уровня СРА через 3 сут введения и, напротив, к ее увеличению через 30 сут введения. Одновременно через 3 сут отмечается повышение относительно исходного уровня общей АОА, а через 30 сут — тенденция к ее увеличению. Кроме того, через 3 сут наблюдается снижение содержания МДА, а через 30 сут введения увеличивается скорость спада процесса СРО. Следовательно, на ранних этапах введения (через 3 сут) актиферрин в тканях селезенки проявляет АОА и оказывает ингибирующее действие на процесс ПОЛ. Через 30 сут изучаемый препарат двухвалентного железа оказывает активирующее действие на процесс ПОЛ, увеличивая как потенциальную способность тканей селезенки к СРО, так и общую АОА, и спад процесса СРО.
В тканях головного мозга препарат железа через 3 сут введения увеличивает показатель Imax по сравнению с исходным уровнем (на 33,90%; р<0,05) и группой контроля (р<0,01), через 10 сут введения — только по сравнению с группой контроля (р<0,01) (табл. 4).
При этом через 3 и 10 сут под влиянием изучаемого препарата регистрируется повышение показателя S по сравнению с исходным уровнем (на 24,43%; р<0,01 и 10,72%; р<0,05 соответственно), а также по сравнению с группой контроля (р<0,001 и р<0,05 соответственно) (табл. 4).
Показатель tga2 (скорость спада процесса СРО) в тканях головного мозга актиферрин увеличивает через 10 сут введения, причем по сравнению не только с исходным уровнем (на 39,74%; р<0,001), но и с группой контроля (р<0,05). При этом через 10 и 30 сут введения отмечается снижение содержания МДА по сравнению как с исходным уровнем (на 70,88%; р<0,001 и 75,29%; р<0,001 соответственно), так и с группой контроля (р<0,01 на обоих указанных этапах).
Таким образом, в механизме влияния актиферрина на процесс ПОЛ в тканях головного мозга регистрируется увеличение СРА общей АОА при одновременном снижении через 3 и 10 сут введения. При этом через 10 сут повышается скорость спада процесса СРО и снижается содержание МДА, которое отмечается также и через 30 сут введения. Следовательно, препарат железа в тканях головного мозга оказывает прооксидантное действие через 3 и 10 сут введения, при этом на втором из указанных этапов спад процесса СРО протекает быстрее, а интенсивность процесса ПОЛ снижается. Через 30 сут также отмечается ингибирующее действие на процесс ПОЛ.
х
+
обсуждение. Полученные результаты свидетельствуют, что изменения процесса ПОЛ при применении препарата двухвалентного железа («Железа сульфат+серин») происходят не только в крови, как было показано рядом авторов [2, 11], но и в различных органах. При этом выявленные изменения характеризуются определенной органотропностью, что согласуется с данными литературы о возможной избирательности влияния препаратов различных фармакологических групп на процесс ПОЛ в определенных органах и системах [12]. Органотропность, по-видимому, связана с особенностями фармакокинетики изучаемого препарата железа, а также с тем, что каждая ткань обладает определенной буферной емкостью антиоксидантной защиты и прооксидантной системы. Последнее зависит от особенностей метаболических процессов и функциональной активности тканей,состояния антиоксидантной защиты межклеточной жидкости и самой клетки [13].
Кроме того, полученные данные свидетельствуют о различной степени выраженности влияния актифер-рина на процесс ПОЛ в изученных органах. Наиболее широкий спектр и наибольшая степень выраженности этих изменений отмечаются в тканях головного мозга, селезенки и кишечника. В наименьшей степени они выражены в печени. По-видимому, это связано с особенностями метаболизма железа [11, 14].
Стадийность изменения изученных показателей, в частности концентрации МДА, также согласуется с данными литературы [15].
Заключение. К особенностям влияния препарата двухвалентного железа («Железа сульфат+серин») на процесс ПОЛ в тканях различных органов экспериментальных животных относятся: определенная ор-ганотропность, различные направленность и степень выраженности динамики показателей, стадийность изменений, проявление про- или антиоксидантной активности, а также ингибирующего действия на изучаемый процесс на разных этапах введения.
Во всех исследованных биологических объектах про-оксидантная активность препарата двухвалентного железа в последующем обусловливает снижение интенсивности процесса свободно-радикального окисления. Следовательно, при применении изучаемого препарата железа в эквитерапевтических дозах компенсаторные возможности организма экспериментальных животных в смоделированных условиях достаточны для поддержания баланса между про- и антиоксидантной системами. Однако с учетом того, что в реальной клинической практике препараты железа часто назначаются пациентам с длительно текущей железодефицитной анемией, а также с сопутствующими заболеваниями внутренних органов, сопровождающимися дополнительной активацией процесса свободно-радикального окисления, целесообразно в процессе терапии препаратами железа рекомендовать динамический контроль показателей ПОЛ.
Литература
1. Захарова И.Н., Заплатников А.Л., Малова Н.Е. Выбор препарата железа для ферротерапии железодефицитной анемии у детей. Педиатрия и неонатология 2003; 2: 17—21.
2. Блошанский Ю.М., Geisser P., Хасабов Н.Н. Анемия беременных. Гинекология 2006; 8(2): 47—50.
3. Surico G., Muggeo P., Muggeo V. et al. Parenteral iron supplementation for the treatment of iron deficiency anemia in children. Ann Hematol 2002; 81: 154—157.
4. Бегова С.В., Османова З.М., Омаров Н.С. Процессы перекисного окисления липидов и система антиоксидантной защиты сыворотки крови у многорожавших женщин с гестозом в сочетании с железодефицитной анемией. Вопросы гинекологии, акушерства и перина-тологии 2007; 6(3): 23—27.
5. Gibson G.E., Huang H.M. Mitochondrial enzymes and endoplasmic reticulum calcium stores as targets of oxidative stress in neurodegenerative diseases. J Bioenerg Bio-membr 2004; 36: 335—394.
6. Mozuraityte R., Rustad T., Storro I. The role of iron in peroxidation of polynn saturated fatty acids in liposomes. J Agric Food Chem 2008; 56(2): 537—543.
7. МУК 2.3.2.721-98. Пищевые продукты и пищевые добавки. Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище. М; 1998; 30 с.
8. Кузьмина Е.Н., Нелюбин А.С., Щенникова М.К. Применение индуцированной ХЛ для оценок свободнорадикальных реакций в биологических субстратах. В кн.: Биохимия и биофизика микробиологов. Горький; 1983; с. 41—48.
9. Smith J.B., Ingerman C.M., Silver M.I. Malondialdehyde for-mathionas an indicathion of prostoglandin production byhy-man pleteles. I Lab Clin Med 1976; 88(4): 167—172.
10. Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного анализа данных. М: ФОРУМ ИНФРА-М; 2006; 512 с.
11. Weinberg E.D. Iron out of balance: arisk factor for acute and chronic diseases. Hemoglobin 2008; 32(1—2): 117—122.
12. Валеева И.Х. Фармакологическая коррекция нарушений перекисного окисления липидов, вызываемых ксенобиотиками. Автореф. дис. ... докт. биол. наук. Казань; 2004.
13. Дубинина Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток (жизнь и смерть, созидание и разрушение). Физиологические и клинико-биохимические аспекты. СПб: Медицинская пресса 2006; 400 с.
14. Stankiewicz J.M., Brass S.D. Role iron in neurotoxicity: a cause for concern in the elderly? Curr Opin Clin Nutr Metab Carl 2009; 12(1): 22—29.
15. Заспа Е.А. Свободнорадикальные процессы у больных железодефицитной анемией на фоне лечения препаратами железа. Автореф. дис. . канд. мед. наук. М; 2006.
