CC BY
93
УДК 616-092:577.125
ВЛИЯНИЕ ОПИОИДНЫХ ПЕПТИДОВ И МЕЛАТОНИНА НА ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН
ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ СТРЕССЕ
© Солин А.В., Сериков В. С., Ляшев Ю.Д.
Кафедра патофизиологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
Моделирование 12-дневного стресса ограничения подвижности крысам-самцам линии Вистар вызывает статистически достоверное увеличение содержания общего холестерина, тригицеридов, неэстерифицированных жирных кислот, липопротеидов очень низкой и низкой плотности, а также снижение липопротеидов высокой плотности в плазме крови по сравнению с интактными животными. Применение опиоидных пептидов DSLET или DAGO, а также мелатонина вызывает существенное снижение концентрации общего холестерина и неэстерифицированных жирных кислот, а DSLET и мелатонина в дозе 1 мг/кг - еще и триглицеридов. Введение динорфина А (1-13) не оказывало влияния на эти показатели. Исследованные в работе опиоидные пептиды и мелатонин не оказывали существенного влияния на содержание липопротеидов низкой и очень низкой плотности в плазме крови крыс, перенесших хронический стресс, но увеличивали концентрацию липопротеидов высокой плотности.
Ключевые слова: стресс, опиоидные пептиды, мелатонин, липидный обмен.
INFLUENCE OF OPIOID PEPTIDES AND MELATONIN ON LIPID METABOLISM IN CHRONIC STRESS
Solin A. V., Serikov V.S., Lyashev Yu.D.
Pathophysiology Department of Kursk State Medical University, Kursk
The modeling of 12-days stress of hypokinesia in Vistar male-rats causes the statistically reliable increase in the total cholesterol, triglycerides, nonesterified fatty acids, low-density lipoproteins and very-low-density lipoproteins, as well as the decrease in high-density lipoproteins in plasma in comparison with naive animals. The use of DSLET and DAGO opioid peptides, as well as melatonin causes the decrease in the concentration of total cholesterol and nonesterified lipid acids, but DSLET and melatonin in the dose of 1 mg/kg - triglycerides furthermore. The Dynorphin A (1-13) injections did not influence these indices. The investigated opioid peptides and melatonin don’t influence the content of low-density and very-low-density lipoproteins in the plasma of rats after chronic stress, but increase the concentration of high-density lipoproteins.
Keywords: stress, opioid peptides, melatonin, lipid metabolism.
Литературные данные подтверждают, что стресс сопровождается нарушениями микроциркуляции и обмена веществ, развитием гипоксии органов [10]. Гормональные изменения, возникающие при стрессе, и, в частности, гиперкатехола-минемия вызывают мобилизацию жиров и повышение в крови концентрации холестерина и жирных кислот [18]. Это обусловливает необходимость поиска новых препаратов, способных, если не предупреждать, то в значительной мере уменьшать метаболические последствия стресса.
Ранее нами показано, что опиоидные пептиды (ОП) способны снижать выраженность нарушений липидного обмена при остром иммобилиза-ционном стрессе [12]. Однако развитие хронического стресса, сопровождающегося формированием застойного возбуждения в подкорковых структурах [13], имеет существенные особенности. Это обусловливает необходимость исследования влияния компонентов стресс-лимитирующей системы организма на стресс-индуцированные нарушения липидного обмена.
Целью исследования являлся сравнительный анализ влияния селективных агонистов различных типов опиоидных рецепторов (ОР) и мелато-
нина, обладающих стресс-лимитирующим действием на уровне целостного организма, на состояние жирового обмена у животных, перенесших хронический стресс ограничения подвижности.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа выполнена на 64 крысах-самцах линии Вистар. Животные были разделены на 8 групп по 8 крыс в каждой. 8 животных оставались интакт-ными. Остальным моделировали 12-дневный хронический стресс. В качестве модели использовали длительный иммобилизационный стресс, который воспроизводили, помещая животных ежедневно в течение 12 дней на 6 часов в камеры малого объема, ограничивающие их подвижность, без доступа к пище и воде [8]. Животных выводили из эксперимента на 12-е сутки эксперимента.
Исследования проводили с соблюдением принципов, изложенных в Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (г. Страсбург, Франция, 1986).
Содержание в плазме крови неэстерифициро-ванных жирных кислот (НЭЖК), триглицеридов (ТГ), общего холестерина (ОХ), липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) и липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) оценивали колориметрическими методами [5, 7]. О концентрации исследуемых соединений судили по изменению оптической плотности образца при использовании волны соответствующей длины.
В работе использованы селективные агонисты ОР в эквимолярных дозах: DAGO (Тир-D-Ала-Гли-К-Метил-Фен-Гли-ол) - агонист мю-рецепторов, в дозе 6,3 мкг/кг, DSLET (Тир-О-Сер-Гли-Фен-Лей-Трп) - агонист дельта-рецепторов, в дозе 10 мкг/кг, динорфин А (1-13) - агонист каппа-рецепторов, в дозе 20,1 мкг/кг [6]. Выбор использованных доз основан на данных литературы, а также собственных исследований о высокой эффективности изучаемых пептидов при их применении в указанных дозах [6]. Пептиды вводили внутрибрюшинно ежедневно 1 раз в сутки в течение 5 дней эксперимента в объеме 0,2 мл. Контрольным животным аналогично вводили физраствор.
В работе также исследовано влияние мелатонина (Sigma-Aldrich, США). Препарат вводили внутрибрюшинно в дозах 0,2 мг/кг или 1 мг/кг в 1% растворе этанола ежедневно 1 раз в сутки в вечернее время в течение 7 дней эксперимента в объеме 0,2 мл. Доза 1 мг/кг выбрана на основании данных литературы о высокой активности мелатонина в этой дозе [9]. Эффекты препарата в дозе
0,2 мг/кг исследованы для оценки влияния низких доз мелатонина на липидный обмен при стрессе. Контрольным животным аналогично вводили 1% раствор этанола.
Статистическую значимость различий средних величин вычисляли по t-критерию Стьюдента после проверки нормальности распределения изучаемых параметров.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Моделирование 12-дневного стресса ограничения подвижности вызывает статистически достоверное увеличение содержания ОХ, ТГ и НЭЖК (p<0,01 -0,001) в плазме крови по сравнению с интактными крысами (таблица 1). Применение ОП DSLET или DAGO вызывало существенное снижение указанных показателей (p<0,05-0,01) (таблица 1).
При этом эффект DSLET был более выражен, что появлялось уменьшением концентрации не только ОХ и НЭЖК (как и при введении DAGO), но и ТГ (p<0,05). Введение динорфина А (1-13) не
оказывало влияния на содержание ОХ, ТГ и НЭЖК в плазме крови по сравнению с контрольными крысами (p>0,05).
Применение мелатонина в дозе 1,0 мг/кг приводило к существенному снижению указанных показателей (p<0,01 -0,001). При использовании мелатонина в дозе 0,2 мг/кг эффект препарата был несколько ниже, что проявлялось снижением показателей ОХ и НЭЖК (p<0,01-0,001), а содержание ТГ достоверно не изменялось.
У животных, перенесших хронический стресс, отмечалось изменение содержания различных видов липопротеидов. При этом если концентрация ЛПОНП и ЛПНП достоверно повышалась (p<0,001), то ЛПВП снижалась (p<0,01) (табл. 1).
Исследованные ОП и мелатонин в обеих дозах не оказывали существенного влияния на содержание ЛПНП и ЛПОНП в плазме крови крыс, перенесших хронический стресс (p>0,05). Однако концентрация ЛПВП в плазме крыс, получавших использованные в работе препараты, была существенно выше, чем в плазме контрольных (p<0,01). При этом не установлено различий в эффектах отдельных опиоидов. Также при применении мелатонина наблюдалось увеличение содержания ЛПВП, причем при использовании более высокой дозы эффект был более выражен (p<0,01), чем при введении дозы 0,2 мг/кг (p<0,05).
Полученные результаты подтверждают данные литературы о повышении концентрации НЭЖК и ТГ при стрессе, что объясняется стимулирующим влиянием избытка катехоламинов на клетки жировой ткани на фоне снижения секреции инсулина [4]. Указанные гормональные изменения стимулируют мобилизацию ТГ и эсте-рификацию НЭЖК [4], и это является отражением перестройки метаболизма с углеводного на липидный путь [14]. Повышение концентрации НЭЖК в плазме стимулирует образование ЛПОНП и ЛПНП [4].
Общепризнано, что развитие стресса сопровождается активацией перекисного окисления липидов (ПОЛ). Накопление продуктов ПОЛ приводит к угнетению ключевого фермента катаболизма холестерина - 7-альфа-гидроксилазы и повышению его содержания в плазме крови стрессированных крыс [16]. Снижение концентрации ЛПВП у стрессированных крыс также может быть связано с активацией ПОЛ из-за увеличения их распада, поскольку известно, что ЛПВП обладают выраженным антиоксидантным действием [3].
В работе установлено, что при введении ОП DSLET и DAGO отмечается статистически достоверное снижение содержания ТГ и НЭЖК в плазме крови стрессированных крыс по сравнению
Таблица 1
Влияние опиоидных пептидов и мелатонина на содержание общего холестерина, триглицеридов, неэстерифицированных жирных кислот и липопротеидов разной плотности в плазме крови крыс
после хронического стресса
Группа ОХ, ммоль/л ТГ, ммоль/л Лгот, ммоль/л ЛПИЛ, ммоль/л ЛПВП, ммоль/л HЭЖК, ммоль/л
Интактная 2,08±0,08*** 1,69±0,1Г 0,06±0,0Г* 0,06±0,0Г* 0,27±0,02** 0,67±0,04***
Контрольная 1 3,54±0,13 2,41±0,10 0,16±0,01 0,15±0,01 0,16±0,01 1,84±0,10
Крысы, получавшие DAGO в дозе 6,3 мкг/кг 2,82±0,12** 2,16±0,13 0,13±0,01 0,14±0,01 0,34±0,04** 1,40±0,09*
Крысы, получавшие DSLET в дозе 10 мкг/кг 2,68±0,11** 2,05±0,10* 0,14±0,01 0,14±0,01 0,35±0,05** 1,53±0,08*
Крысы, получавшие динорфин А (1-13) в дозе 20,1 мкг/кг 3,19±0,10 2,19±0,10 0,14±0,01 0,14±0,01 0,33±0,04** 1,63±0,11
Контрольная 2 3,56±0,09 2,44± 0,11 0,15±0,01 0,16±0,01 0,17±0,01 1,98±0,10
Крысы, получавшие мелатонин в дозе 1,0 мг/кг 2,47±0,09*** 1,97±0,09** 0,14±0,01 0,14±0,01 0,28±0,03** 1,32±0,05***
Крысы, получавшие мелатонин в дозе 0,2 мг/кг 2,80±0,10*** 2,15±0,10 0,15±0,01 0,15±0,01 0,25±0,03* 1,40±0,08**
Примечание: * - р<0,05 по сравнению с соответствующей контрольной группой; ** - р<0,01 по сравнению с соответствующей контрольной группой; *** - р<0,001 по сравнению с соответствующей контрольной группой.
с контрольными животными. Такое действие ОП объясняется, по нашему мнению, подавлением продукции катехоламинов при стрессе различного генеза [6], а следовательно, и снижением их влияния на жировую ткань. Концентрации ТГ и НЭЖК в плазме крови стрессированных крыс, получавших динорфин А (1-13), не отличались статистически достоверно от аналогичных показателей у контрольных животных. Различия в эффектах исследованных ОП обусловлены, по-видимому, особенностями распределения специфических ОР в органах и тканях, участвующих в липидном обмене.
Ранее нами показано, что ОП снижают накопление продуктов ПОЛ в плазме крови и ткани печени при хроническом стрессе ограничения подвижности [11], а значит, и предупреждают стресс-индуцированное угнетение катаболизма ОХ, что приводит к менее выраженному повышению ОХ у крыс, получавших ОП. Повышение содержания ЛПВП у животных под влиянием ОП может быть связано с сохранением функциональных возможностей гепатоцитов.
При стрессе мелатонин проявляет присущие ему стресс-лимитирующие и антиоксидантные свойства [2, 15, 17, 19]. Показано, что он способен предупреждать избыточную секрецию корти-котропин-рилизинг гормона при действии чрез-
вычайных факторов [20], а также нарушения микроциркуляции [1]. По данным литературы указанные эффекты наблюдаются при применении мелатонина в дозах от 0,5 до 10 мг/кг. Как показано в нашей работе, гормон способен подавлять стресс-индуцированный липолиз при его многократном введении в дозе 0,2 мг/кг. Тем не менее эффекты мелатонина в дозе 1 мг/кг более выражены.
Таким образом, в работе установлено, что селективные агонисты опиоидных мю-рецепторов DAGO и дельта-рецепторов DSLET, а также мелатонин уменьшают выраженность стресс-индуцированных нарушений липидного обмена у животных, перенесших хронический стресс ограничения подвижности.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Установлены особенности влияния различных ОП на содержание продуктов липидного обмена в плазме крови животных, перенесших хронический стресс, по сравнению с контрольной группой: ОП DSLET вызывает снижение содержания ОХ, ТГ и НЭЖК; DAGO - ОХ и НЭЖК; динорфин А (1-13) не оказывал эффекта.
2. Применение мелатонина в дозе 1,0 мг/кг приводило к существенному снижению ОХ, ТГ и НЭЖК по сравнению с контрольной группой.
При использовании мелатонина в дозе 0,2 мг/кг эффект препарата был несколько ниже, что проявлялось снижением показателей ОХ и НЭЖК.
3. Все исследованные ОП и мелатонин вызывали повышение ЛПВП в плазме крови крыс после хронического стресса по сравнению с контрольной группой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анисимов В.Н., Кветной И.М., Комаров Ф.И., Малиновская Н.К., Рапопорт С.И. Мелатонин в физиологии и патологии желудочно-кишечного тракта. - М. : Советский спорт, 2000. - 184 с.
2. Арушанян Э.Б. Антистрессорные возможности эпифизарного мелатонина // Мелатонин в норме и патологии./ Под ред. Ф.И. Комарова, И.М. Кветно-го, Н.К. Малиновской. - М. : Медицина, 2004. -С. 198-222.
3. Климов А.Н., Гуревич В.С., Никифорова А.А. Антиоксидантная активность липопротеидов высокой плотности in vivo // Бюл. экспер. биол. и мед. -1992. - № 7. - С. 40-42.
4. Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Липиды, липопроте-иды и атеросклероз. - СПб. : Питер, 1995. -184 с.
5. Лабораторные методы исследования в клинике / Под ред. В.В. Меньшикова. - М. : Медицина, 1987. - 157 с.
6. Лишманов Ю.Б., Маслов Л.Н. Опиоидные нейропептиды, стресс и адаптационная защита сердца. -Томск : Изд-во Томского университета, 1994. -352 с.
7. Методы исследования в профпатологии / Под ред. О.Г. Архиповой. - М. : Медицина, 1988. - 216 с.
8. Непорада К.К., Леонтьева Ф.С., Тарасенко Л.М. Хронический стресс нарушает структурную организацию органического матрикса костной ткани пародонта// Бюл. экспер. биол. и мед. - 2003. -Т. 135, № 6. - С. 637-638.
9. Перцов С.С. Мелатонин в системных механизмах эмоционального стресса. - М. : Изд-во РАМН, 2011. - 283 с.
10. Симоненков А.П., Федоров В.Д. Современная концепция стресса и адаптации с учетом новых данных о генезе тканевой гипоксии // Вестн. РАМН. -2008. - № 5. - С. 7-14.
11. Солин А.В., Ляшев Ю.Д. Влияние опиоидных пептидов на процессы перекисного окисления липидов при длительном стрессе // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2012. -Т. 98, № 8. - С. 1016-1020.
12. Солин А.В., Корозин В.И., Ляшев Ю.Д. Влияние регуляторных пептидов на стресс-индуцированные изменения липидного обмена у экспериментальных животных // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2013. -Т. 155, № 3. - С. 299-302.
13. Судаков К.В. Новые акценты классической концепции стресса // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1997. - Т. 123, № 2. -С. 124-130.
14. Трилис Я.Г., Давыдов В.В., Николаев В.И. Взаимодействие основных эндокринных комплексов и процессов метаболизма в динамике стресса // Вест. Санкт-Петербург. гос. мед. акад. им. И.И. Мечникова. - 2006. - № 2. - С. 84-89.
15. Gitto E., Tan D.X., Reiter R.J., Karbownik M., Manchester L.C., Cuzzocrea S., Fulia F., Barberi I. Individual and synergistic antioxidative actions of melatonin: studies with vitamin E, vitamin C, gluthatione, and desferroxamine (desferoxamine) in rat liver ho-mogenates // J. Pharm. Pharmacol. - 2001. - Vol. 53, N 7. - P. 1393-1401.
16. Hulbert A.I., Turner N., Storlien L.H. et al. Dietary fats and membrane function: implications for metabolism and disease// Biol.Rev. Camb. Philos. Soc. -2005. - Vol. 80, N 1. - P. 155-169.
17. Reiter R.J., Tan D.X., Osuna C., Gitto E. Actions of melatonin in the reduction of oxidative stress: a review // J. Biomed. Sci. - Vol. 7, N 5. - P. 444-458.
18. Ringold J.M. Steroid hormone regulation of gene expression // Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. - 1995. -Vol. 25, N 4. - P. 529-534.
19. Rodriguez C., Mayo J.C., Sainz R.M., Antolin I., Herrera F., Martin V., Reiter R.J. Regulation of antioxidant enzymes: a significant role for melatonin // Jour. Pineal Res. - 2004. - Vol. 36, N 1. - P. 1-9.
20. Song G.H., Gwee K.A., Moochhala S.M., Ho K.Y. Melatonin attenuates stress-induced defecation: lesson from a rat model of stress-induced gut dysfunction// Neurogastroenterol. Motil. - 2005. - Vol. 17, N 5. -P. 744-750.
