CC BY
24
УДК 616 - 056.52 - 008.9 : 612.014.44 : 577.35
ВЛИЯНИЕ СВЕТОВОЙ ДЕПРИВАЦИИ НА ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ У КРЫС С АЛИМЕНТАРЫМ ОЖИРЕНИЕМ Шодиев Д.Р., Некрасова М.С.
Научные руководители: Давыдов В.В., Медведев Д.В.,
Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова, ул. Высоковольтная, 9, 390026, г. Рязань, Российская Федерация [email protected] - Шодиев Дмитрий Рахимович
Резюме. Ожирение является широко распространённым заболеванием, обусловливающим снижение работоспособности и повышающим риск развития сахарного диабета, артериальной гипертензии, сердечной недостаточности. Указанные осложнения во многом обусловлены нарушением обмена липидов. В современном обществе люди подвержены десинхронизации суточных биоритмов, связанной с изменениями светового режима. Нарушения светового режима отражаются на функциональных показателях и метаболизме организма. Поэтому интерес представляет изучение влияния световой депривации на функциональные показатели, отражающие выносливость к гипобарической гипоксии и максимальной физической работоспособности, а также на состояние липидного обмена при нормальной массе тела и ожирении. При нормальном световом режиме алиментарное ожирение у крыс приводит к увеличению количества жира в организме, гиперхолестеролемии, гипертриглицеридемии, гипергликемии, снижению устойчивости к гипобарической гипоксической гипоксии и максимальной физической нагрузке. Световая депривация ослабляет отмеченные нарушения липидного обмена при ожирении, но негативно сказывается на функциональных показателях состояния организма животных, отражающих выносливость как к максимальной физической нагрузке, так и к тяжелой гипобарической гипоксии.
Ключевые слова: ожирение, нарушение светового режима, липидные показатели крови, функциональные показатели
EFFECT OF LIGHT REGIMES VIOLATIONS ON LIPID METABOLISM IN INTACT
RATS AND ANIMALS WIHT ALIMENTARY OBESITY
1 2 Shodiev D.R ., Nekrasova M.S .
Scientific advisors: Davydov V.V3., Medvedev D.V4.
Ryazan state medical university, Visocovoltnaya str., 9, 390026, Ryazan, Russian Federation Summary. Obesity is a widespread disease which causes decreased operability and increased risk of diabetes, hypertension, heart failure. These complications are largely due to a violation of lipid metabolism. In modern society people are exposed to daily biorhythms desynchronization associated with changes in the light regime. Violations of light conditions affect the functional indicators and metabolism of the body. Therefore, there is interest in studying the effect of light deprivation on functional indices reflecting the endurance and operability, and on lipid metabolism in normal body weight and obesity. Thus, in the normal light mode, alimentary obesity in rats leads to increased body fat, hypercholesterolemia, hypertriglyceridemia, hyperglycemia, decreased resistance to hypobaric hypoxic hypoxia and to maximum exertion. Light deprivation weakens the violation of lipid metabolism in obesity, but has a negative effect on the functional indicators of animals.
Keywords: obesity, violation of light conditions, blood lipid indicators, functional indicators
Введение. По данным ВОЗ на населения страдают ожирением. Ожирение
2014г. в мире насчитывается около 1,9 снижает работоспособность и может
млрд. людей, имеющих избыточный вес. приводить к утрате трудоспособности, что
Из них 600 млн. страдают ожирением. В связано с развитием таких осложнений,
России избыток веса имеется у 60% как инсулиннезависимый сахарный диабет,
женщин и 50% мужчин старше 30 лет, 30% артериальная гипертензия, сердечная
недостаточность [1]. Развитие
заболеваний, ассоциированных с ожирением, связано с глубокими нарушениями обмена веществ и особенно метаболизма липидов.
Цивилизация общества привела не только к увеличению частоты избыточной массы тела, но и к распространению нарушений суточных биоритмов. В формировании биоритмов особая роль отводится воздействию на организм света. Изменения светового режима оказывает влияние на многие функции организма и это не может не отражаться на метаболических и функциональных показателях. Таким образом, приобретает актуальность изучение влияния изменения светового режима (световой депривации) на функциональные показатели, отражающие выносливость и
работоспособность, на липидный обмен как интактных животных, так и животных с алиментарным ожирением.
Цель работы - выявить влияние нарушений светового режима на состояние липидного обмена и функциональные показатели организма, отражающие его устойчивость к тяжелой гипобарической гипоксии и максимальной физической нагрузке.
Материалы и методы.
Исследование проводилось на 28 крысах -самцах линии Wistar со средней массой тела 280-300 г, которые составили 4 серии опытов по 7 особей в каждой. Все работы с животными проводились в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических
исследований с использованием животных» (1985) и приказом Министерства Здравоохранения РФ №267 от 19.06.2003 г. «Об утверждении правил лабораторной практики».
1-я серия - интактные животные, содержащиеся при естественном световом режиме;
2я серия - животные без алиментарного ожирения, содержащиеся 21 день в полной темноте (за исключением ежедневного 15 минутного срока кормления животных и чистки клеток);
3-я серия - животные с алиментарным ожирением, находящиеся 21 день при естественном световом режиме;
4-я серия - животные с алиментарным ожирением, находящиеся 21 день в полной темноте.
Все исследуемые крысы находились в виварии в течение 3-х месяцев.
Алиментарное ожирение (3 и 4 серии) воспроизводилось путем изменения характера питания крыс, которые содержались 7 недель на высококалорийной углеводно-жировой диете [2]. Животные без ожирения получали 40 г лабораторного корма «Ассортимент Агро». Нарушение светового режима у животных опытных серий (2 и 4) осуществлялось путем помещения на 21 день в полную темноту. В ходе эксперимента с ожирением регистрировали динамику изменения массы тела. В сыворотке крови определяли концентрацию общего холестерина, холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП),
липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) и триглицеридов спектрофотометрически с использованием соответствующих наборов (Ольвекс Диагностикум), а также концентрацию глюкозы с помощью глюкометра (Bionime Rightest GM 550). В начале и конце эксперимента определяли:
1) максимальную продолжительность плавания крыс в воде с грузом у корня хвоста до третьего погружения под воду,
2) устойчивость к гипобарической гипоксической гипоксии. Статистическая обработка результатов проводилась с помощью программы Statsoft Stаtistica 6,0
[3].
Результаты и их обсуждение. В
результате потребления высококалорийной пищи крысами серии 3 и 4, нами было установлено значительное увеличение массы тела (20 % от первоначальной массы), что являлось статистически значимым в сравнении с интактной серией. У крыс 1-й и 2-й серий наблюдалась постепенная прибавка массы тела, что объясняется ростом и взрослением
животных, а также благоприятными 1).
условиями их содержания в виварии (рис.
550 530 510 490 470 450 430 410 390 370 350 330 310 290 270 250
tti^iilp
1 неделя 3 неделя перед темнотой
исходные даньье 2 неделя 4 неделя
конец
Рис. 1. Динамика изменений массы тела у крыс 1 -4-х серий.
Примечание: * -р<0,05; ** -р<0,05; ***-р1-3<0,01 р1-4<0,01;*** -р2-3<0,01 р2-4<0,01
Проведенные нами тесты, отражающие физическую
работоспособность и выносливость (рис. 3 и 4), показали значительное снижение выносливости у серии 3 и 4 , по сравнению с животными из серии 1 и 2. Нами также
отмечено снижение работоспособности после световой депривации у серии 2, что проявляется в виде уменьшения длительности плавательной пробы (рис. 4)
[4].
Рис. 2. Динамика изменения устойчивости крыс к гипобарической гипоксической гипоксии у крыс 1 -4 серий.
Примечание: *-р1-3<0,01; **-р1-4<0,05
Рис. 3. Динамика изменения продолжительности плавательной пробы у крыс 1-4 серий.
Примечание: *- pI-II<0,05; **- р I-II<0,01; PII 1-3,1-4<0,01; PII 2-3,2-4<0,01
У крыс с алиментарным ожирением отмечено резкое увеличение уровня триглицеридов по сравнению с интактными животными, при этом увеличение было статистически значимым как внутри серии, так и между сериями. У крыс 1 и 2 серии было незначительное увеличение уровня триглицеридов.
При ожирении у крыс 3 и 4 серии была отмечена гиперхолестеринемия за счет ЛПНП и ЛПОНП, по сравнению с крысами серии 1 и 2. При этом
увеличение уровня холестерина было статистически значимым (рис. 6). Статистически значимое изменение уровня холестерина ЛПВП у животных всех серий не наблюдалось (рис. 7).
Увеличение концентрации глюкозы в крови отмечалось у представителей всех четырех серий, что, возможно, связано с изменением возраста крыс, однако увеличение глюкозы у 3 и 4 серии было статистически значимым (рис. 8).
Рисунок 4. Динамика изменений уровня триглицеридов у крыс 4 серий. Примечание: *PI-II<0,05; **P1-3<0,05; P1-4<0,05; ***P1-2,1-3,1-4<0,01; *** *РП-Ш<0,05
Рисунок 5. Динамика изменений уровня общего холестерина
Примечание: *PI-II<0,01; **PII-III<0,01 PII 1-3<0,05; PII 1-4<0,05 PIII 3-4<0,01
Рисунок 6. Динамика изменений уровня холестерина ЛПВП у крыс 1-4 серий.
Примечание: Р>0,05
Рисунок 7. Динамика изменения концентрации глюкозы в крови у крыс 1 - 4 серий. Примечание: * Р1-П<0,05 **PII-Ш<0,05
Смоделированная трехнедельная световая депривация животных серии 2 и 4 отразилась метаболическими
изменениями. Кроме того, у серии 2 отмечено изменение в поведении,
отражающееся
агрессивности
Трехнедельная
способствовала
метаболических
в повышении
и возбудимости.
световая депривация нивелированию сдвигов в липидном обмене у серии 4 (рис. 5, 6), а у серии 2 препятствовала незначительным сдвигам в сторону увеличения показателей липидного обмена (рис. 5, 6).
Продемонстрированные изменения в липидном обмене, возможно, связаны с выработкой в темное время суток гормона мелатонина [5]. В организме млекопитающих мелатонин организует суточную и сезонную динамику физиологической активности органов и
тканей, консолидируя и адаптируя их работу к изменяющимся условиям внешней среды через рецепторы, расположенные в различных органах [6]. Участие мелатонина в регуляции обмена веществ реализуется несколькими путями, захватывающими множество органов и систем [7]. Например, мелатонин принимает участие в регуляции индукции адренокортикотропным гормоном
секреции кортизола, продукции 3Р-гидроксистероиддегидрогеназы м-РНК, регулирующей синтез глюкокортикоидов [8]. В частности, посредством рецепторов в поджелудочной железе мелатонин угнетает деятельность Р-клеток островков Лангерганса, тем самым снижая выработку инсулина и увеличивая секрецию глюкагона [9]. Выводы
1. При нормальном световом режиме алиментарное ожирение у крыс, моделируемое содержанием животных на высококалорийной углеводно-жировой диете, приводит к увеличению массы тела, нарушениям липидного обмена в виде гиперхолестеролемии и гипертриглицеридемии, к развитию гипергликемии, значимо снижает устойчивость крыс к гипобарической гипоксической гипоксии и максимальной физической нагрузке.
2. Длительная световая депривация в течение 21 дня значимо ослабляет данные нарушения липидного обмена у крыс с моделью алиментарного ожирения, но приводит к снижению функциональных показателей, отражающих выносливость и работоспособность.
Литература
1. Бутрова С.А., Плохая А.А. Ожирение и сахарный диабет: общность этиологии и профилактики // Сахарный диабет. - 2005. - 3 (28). - С.45-50.
2. Никоноров А.А., Тиньков А.А., Железнов Л.М., Иванов В.В. Методический подход к изучению ожирения в эксперименте. - Оренбург, 2013. - 240 с.
3. Ильичева А.С., Фомина М.А., Медведев Д.В. Характеристика продуктов окислительного повреждения белков миокарда на фоне гипергомоцистеинемии// Наука молодых -ERUDITIOJUVENIUM. -2014. - №4. - С.37-43.
4. Alexander J.K., Turell D.J., Drew M.J. Mechanisms of dyspnea in obesity //Cardiovasc Res Cent Bull. -1963. -V.16. - P.27-32.
5. VanecekJ. Cellular mechanisms of melatonin action // Physiological Reviews. -1998. -V.78, N3. -P.687-721.
6. Nosjean O., Nicolas J.P., Klupsch F., Delagrange P., Canet E., Boutin J.A. Comparative pharmacological studies of melatonin receptors: MT1, MT2 and MT3/QR2. Tissue distribution of MT3/QR2 // Biochem. Pharmacol. -2001. - V. 61, N11. - P.1369-1379.
7. Richter H.G., Torres-Farfan C., Garcia-Sesnich J., Abarzua-Catalan L., Henriquez M.G., Alvarez-Felmer M., Gaete F et al.Rhythmic expression of functional MT1 melatonin receptors in the rat adrenal gland // Endocrinology. -2008. - V.149. - P.995-1003.
8. Рапопорт С.И., Мелатонин: перспективы применения в клинике. - М.: ИМА-ПРЕСС, 2012. -176 с.
9. Bahr I., Muhlbauer E., Schulte H., Peschke E. Melatonin stimulates glucagon secretion in vitro and in vivo // J. Pineal. Res. - 2011. - V.50. - P.336-344.
