CC BY
65
УДК 617.741 + 004.1 + 085.27
ВЛИЯНИЕ АНТИОКСИДАНТОВ НА ВЫРАЖЕННОСТЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ХРУСТАЛИКЕ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КАТАРАКТЕ
© А.В. Колесников
Ключевые слова: катаракта; эксперимент; свободно-радикальный статус хрусталика; антиоксиданты; ионол; апипродукты.
При экспериментальной катаракте изучено влияние на свободно-радикальный статус хрусталика местного применения синтетического антиоксиданта ионола и продуктов пчеловодства - 50 % водного раствора меда, 1 % водного раствора нативного маточного молочка и водного экстракта прополиса (1:5). Экспериментальная катаракта вызывалась однократным введением в стекловидное тело водного раствора диквата дибромида и характеризовалась значительным повышением активности перекисного окисления липидов на фоне резкого угнетения активности глутатион-зависимых антиоксидантных ферментов хрусталика. Применение ионола приводило к стабилизации и частичной нормализации активности перекисного окисления липидов в ткани хрусталика, нормализации активности глутатион-зависимых антиоксидантных ферментов, улучшению состояния тиол-дисульфидной системы. Среди испытанных продуктов пчеловодства наиболее выраженным антиоксидантным действием, сравнимым с ионолом, обладало маточное молочко, а наименее выраженными антиоксидантными свойствами - препараты меда и прополиса.
Универсальным механизмом клеточных повреждений является окислительный стресс, развивающийся в результате повышенной продукции свободных радикалов и неадекватной работы антиоксидантной системы (АОС) [1-2]. Типичным примером свободно-радикальной патологии является катаракта, развитие которой во многом обусловлено повышенной продукцией свободных радикалов на фоне истощения АОС хрусталика [3]. Тем не менее, в настоящее время не существует местных антикатарактальных препаратов с доказанной прямой антиоксидантной активностью в ткани хрусталика, поэтому актуальна и теоретически обоснованна разработка таких препаратов.
Целью настоящего исследования явилось исследование активности перекисного окисления липидов и состояния антиоксидантной системы хрусталика при экспериментальной катаракте на фоне местного применения ионола и «продуктов пчеловодства».
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Работа выполнена на 68 кроликах-самцах (136 глаз) породы Шиншилла средним весом 2 кг и возрастом 810 месяцев. На 5 интактных животных (10) глаз были определены нормальные значения исследуемых показателей. Экспериментальная катаракта воспроизводилась на обоих глазах 63 животных (126 глаз) химической индукцией свободнорадикального окисления биополимеров тканей глаза по методу D.K. Виуап, 1991 [4] в нашей микромодификации, для чего в стекловидное тело вводили однократно 30 мкл стерильного раствора диквата дибромида в дозе 600 нмоль. Динамику помутнения хрусталика оценивали методом проходящего света и биомикроскопии. Лечение начинали с 7 суток, когда формировались начальные помутнения хрусталиков, и проводили путем инстилляций препаратов в конъюнктивальную полость глаз 3 раза в день. Живот-
ные были разделены на пять серий. Первую серию составили животные без лечения (контроль) - 15 животных (30 глаз) и четыре серии составили животные с лечением - по 12 животных (24 глаза) в каждой: 1) лечение 2,2 % масляным раствором ионола; 2) лечение водным экстрактом прополиса (1:5) (ЭП); 3) лечение 50 % водным раствором меда (М); 4) лечение 2 % водным раствором нативного маточного молочка (ММ).
Для биохимических исследований в сериях с лечением животных выводили из опыта методом газовой эмболии под тиопенталовым наркозом через 6 часов после последней инсталляции исследуемого препарата на 14, 28, 42 и 56 сутки после начала лечения, в серии без лечения кроме этих сроков дополнительно на 7 сутки с целью регистрации биохимических показателей к началу терапии. На каждый срок из опыта выводили 3 кролика (6 глаз). Затем глаза энуклеировали и на холоде выделяли хрусталик. В его гомогенате определяли концентрацию ТБК-реактивных продуктов (в дальнейшем, условно, малонового диальдегида (МДА) (B.E. Гаврилова и др., 1987); концентрацию небелковых (GSH) сульфгидрильных групп (по методу G.L. Ellman, 1959); активность Se-зависимой глутати-онпероксидазы (GPx) (по D.E. Paglia, W.N. Valentine, 1967 в модификации В.З. Ланкина, 1976), глутатион-S-трансферазы (GST) (по J.N. Keen, W.B. Iakoby, 1978).
Полученные результаты обрабатывали статистически с использованием программы Statsoft Statistica 6.1. Для исследования статистической значимости показателей использовали тест ANOVA, различия между сериями определяли по критерию Ньюмена-Кейсла.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Развитие экспериментальной катаракты сопровождалось активацией процессов свободно-радикального
Таблица 1
Концентрация МДА в хрусталике опытных животных (M ± 95 % ДИ, мкмоль/мг ткани)
Сроки выведения животных из эксперимента, сутки Без лечения (контроль) Раствор ионола Экстракт прополиса Раствор меда Раствор маточного молочка
Интактные 0,0034 ± 0,0005
7 0,0199 ± 0,0049*
14 0,0309 ± 0,0074* 0,0118 ± 0,011*,** 0,0227 ± 0,0058* 0,03 ± 0,0018* 0,0203 ± 0,0054*
28 0,0689 ± 0,0169* 0,0112 ± 0,011*,** 0,0458 ± 0,0028* 0,0572 ± 0,0074* 0,0385 ± 0,0034*
42 0,0568 ± 0,0162* 0,018 ± 0,011*,** 0,0562 ± 0,005* 0,0384 ± 0,0033* 0,0414 ± 0,005*
56 0,028 ± 0,0025* 0,056 ± 0,004*,** 0,0507 ± 0,0063* 0,0222 ± 0,0016* 0,03116 ± 0,0041*
Примечание: * - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с интактными животными; ** - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с сериями катаракты без лечения (контроль).
Таблица 2
Содержание восстановленных безбелковых тиоловых групп в хрусталике опытных животных
(M ± 95 % ДИ, мкмоль/г белка)
Сроки выведения животных из опыта, сутки Без лечения (контроль) Раствор ионола Экстракт прополиса Раствор меда Раствор маточного молочка
Интактные 39,41 ± 5,33
7 34,19 ± 4,56*
14 15,97 ± 3,23* 31,72 ± 0,56** 15,24 ± 0,71* 23,6 ± 1,74*,** 26,69 ± 2,04*,**
28 2,93 ± 0,37* 31,41 ± 0,69** 4,34 ± 0,86*,** 21,11 ± 1,43*,** 25,51 ± 1,89*,**
42 1,6 ± 0,3* 34,49 ± 0,23** 6,44 ± 1,68*,** 16,55 ± 1,16*,** 23,42 ± 2,54*,**
56 2,11 ± 0,55* 34,12 ± 1,22** 2,06 ± 0,4* 11,35 ± 1,83*,** 27,91 ± 2,48*,**
Примечание: * - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с интактными животными; ** - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с сериями катаракты без лечения (контроль).
Таблица 3
Активность глутатионпероксидазы (GPx) в хрусталике животных разных серий (M ± 95 % ДИ, ЕД/г белка)
Сроки выведения животных из опыта, сутки Без лечения (контроль) Раствор ионола Экстракт прополиса Раствор меда Раствор маточного молочка
Интактные 6,53 ± 1,37
7 7,51 ± 2,55
14 8,23 ± 0,45* 7,05 ± 0,91 8,17 ± 0,43 8,65 ± 0,41* 8,56 ± 0,62*
28 5,89 ± 0,26 6,96 ± 0,31 5,73 ± 0,24 8,05 ± 0,50** 8,49 ± 0,45*,**
42 3,14 ± 0,63* 7,61 ± 0,32** 3,89 ± 0,20* 4,83 ± 0,83** 5,76 ± 0,87**
56 1,53 ± 0,16* 6,71 ± 1,14** 2,55 ± 0,38*,** 3,22 ± 0,55*,** 5,14 ± 0,29**
Примечание: * - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с интактными животными; ** - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с сериями катаракты без лечения (контроль).
окисления, что проявлялось повышением концентрации МДА, снижением уровня GSH и уменьшением активности GPx и GST.
Применение ионола снижало выраженность окислительного стресса, что проявлялось снижением концентрации МДА на 14, 28 и 42 сутки патологии на 61,8, 83,7 и 68,1 % (p < 0,05), соответственно (табл. 1) по сравнению с показателями контрольных животных. Применение продуктов пчеловодства достоверно не влияло на данный показатель.
Наиболее высокий уровень GSH (табл. 2) при лечении практически всеми препаратами был установлен на 28 и 42 дни, когда концентрация была достоверно выше контроля на фоне ионола в 10,7 и 21,5 раза (р < 0,05), соответственно, ММ - в 8,7 и 14,6 раза (р < 0,05) и М - в 7,2 и 10,3 раза (р < 0,05). При использовании ЭП данный показатель был выше на 48,0 и 302,5 % (р < 0,05), соответственно. На 56 сутки указанная тенденция сохранялась. Разница уровня GSH в сравнении с нормой на фоне ионола на протяжении
Таблица 4
Активность глутатион^-трансферазы в хрусталике животных разных серий
Сроки выведения животных из опыта, сутки Без лечения (контроль) Раствор ионола Экстракт прополиса Раствор меда Раствор маточного молочка
Интактные 15,98 ± 1,92
7 17,81 ± 1,07
14 13,34 ± 0,72* 25,27 ± 1,16*,** 14,52 ± 0,40 14,21 ± 0,48 16,57 ± 0,80**
28 5,07 ± 0,43* 37,75 ± 3,37*,** 10,13 ± 0,43*,** 7,51 ± 0,84*,** 14,67 ± 1,14**
42 4,33 ± 0,71* 27,67 ± 0,53*,** 4,20 ± 0,21* 8,65 ± 0,35*,** 11,84 ± 0,41*,**
56 2,5 ± 0,53* 26,48 ± 2,32*,** 2,94 ± 0,22* 9,39 ± 0,60*,** 14,11 ± 3,14**
Примечание: * - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с интактными животными; ** - р < 0,05 - достоверная разница в сравнении с сериями катаракты без лечения (контроль).
всего опыта была недостоверной. На 14 сутки активность GPx не отличалась от контроля для всех препаратов (табл. 3).
На 28 день при использовании ММ и М этот показатель превышал контроль в среднем на 40 % (p < 0,05). На 42 сутки активность GPx была достоверно выше, чем в контроле на фоне применения ММ, M и ионола, но наиболее значимо при использовании ионо-ла (на 142,4 %, p < 0,05). К 56 суткам активность GPx была достоверно выше контроля при лечении ионолом (в 4,4 раза, p < 0,05), ММ (в 3,4 раза, p < 0,05), М (в 2,1 раза,p < 0,05), ЭП (в 1,7 раза, p < 0,05).
Уже на 14 сутки активность GST была выше по отношению к контролю для ионола (на 89,4 %, p < 0,05) и ММ (на 24,2 %, p < 0,05) (табл. 4).
На 28 день на фоне всех препаратов активность фермента сохранялась на высоком уровне с увеличением разницы с контролем, а на 42 сутки она отличалась наиболее значительно по отношению к контролю при применении ионола (в 6,4 раза, p < 0,05). На 56 сутки активность GST при использовании ионола была практически на порядок выше, чем в серии контроля (в 10,6 раза, p < 0,05) и значительно превышала норму. На фоне ММ активность GST превышала контроль в 5,6 раза (p < 0,05) и приближалась к норме, а лечение ЭП не вызвало достоверного изменения показателя.
ВЫВОДЫ
1. Дикват-индуцированная катаракта сопровождается активацией свободно-радикального окисления, что проявляется повышением уровня малонового диальде-гида, снижением концентрации небелковых сульфгид-рильных групп и уменьшением активности глутатион-пероксидазы и глутатион^-трансферазы.
2. Местное применение ионола при экспериментальной катаракте оказывает выраженное антиокси-дантное действие, превосходящее по интенсивности влияние продуктов пчеловодства.
3. Из апипрепаратов наибольшее антиоксидантное действие при экспериментальной катаракте проявляет маточное молочко, а наименьшее - мед и экстракт прополиса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Багиров H.A. Современные проблемы катарактогенеза // Офталь-мол. журнал. 2000. № 6. С. 98-102.
2. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свободнорадикальные процессы в норме и при заболеваниях сердечно-сосудистой системы. М.: РКНПК МЗ РФ, 2001. 78 с.
3. Бабижаев M.A., Деев A.M. Свободно радикальное окисление липидов и тиоловых групп при катарактогенезе // Биофизика. 1986. T. 31. № 1. C. 109-114.
4. Bhuyan K.C., Bhuyan D.C., Podos S.M. Free radical enhancer xenobiotic is an inducer of cataract in rabbit // Free Radic. Res. Commun. 1991. И. 2. Р. 12-13.
Поступила в редакцию 6 мая 2014 г.
Kolesnikov A.V. INFLUENCE OF ANTIOXIDANTS ON EXPRESSION OF OXIDATIVE STRESS IN EXPERIMENTAL CATARACT LENS
On the experimental cataract the influence of a local application of synthetic antioxidant ionol, and bee products - 50 % aqueous solution of honey, 1 % aqueous solution of native royal jelly and propolis extract water (1:5) was studied. Experimental cataract was induced by a single injection of diquat dibromide water solution into the vitreous body and characterized by a significant increase in the activity of peroxide oxidation of lipids along with a marked suppression of the activity of antioxidative glutathione-dependent enzymes of the lens. Application ionol led to stabilization and partial normalization of lipid peroxidation in the lens tissue, normalize the activity of glutathione-dependent antioxidant enzymes, improving the thiol-disulfide system. Royal jelly is second to the apicomposition in its effect. Honey and propolis have the least pronounced anti-oxidative properties in experimental diquat-induced cataract.
Key words: cataract; experiment; lens free radical status; antioxidants; ionol and apiproducts.
Колесников Александр Вячеславович, Рязанский государственный медицинский университет, г. Рязань, Российская Федерация, доцент кафедры глазных и ЛОР-болезней, e-mail: [email protected]
Kolesnikov Alexander Vyacheslavovich, Ryazan State Medical University, Ryazan, Russian Federation, Associate Professor Ocular and Ear, Nose, Throat Diseases, e-mail: [email protected]
