Влияние препарата трехвалентного железа на перекисное окисление липидов в различных органах белых крыс

УДК 616.155.194.8-092.9: 615.27

ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТА ТРЕХВАЛЕНТНОГО ЖЕЛЕЗА НА ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНАХ БЕЛЫХ КРЫС

Владимир Борисович Кузин, Любовь Валерьевна Ловцова* Нижегородская государственная медицинская академия

Реферат

Изучены особенности влияния препарата трехвалентного железа до начала, через 3, 10 и 30 суток после его введения на показатели перекисного окисления липидов в тканях различных органов животных с использованием индуцированной биохемилюминесценции и спектрофотометрического метода. Показано влияние этого препарата на процесс перекисного окисления липидов в тканях органов подопытных животных, манифестированного определенным спектром, направленностью и выраженностью динамики показателей, стадийностью изменений, органо-тропностью, а также проявлениями про- или антиоксидантной активности на различных этапах введения.

Ключевые слова: препарат железа, перекисное окисление липидов.

THE INFLUENCE OF A FERRIC IRON DRUG ON LIPID PEROXIDATION IN DIFFERENT ORGANS OF WHITE RATS

V.B. Kuzin, L.V. Lovtsova* Nizhny Novgorod State Medical Academy

Summary

Studied were the features of the influence of the ferric iron drug before and after 3, 10 and 30 days of its introduction on lipid peroxidation in tissues of various organs of animals with the use of biochemiluminescence and spectrophotometric methods. Shown was the effect of this drug on lipid peroxidation in the tissues of experimental animals, the manifested by a specific spectrum, directionality and the dynamics of the indicators, the stages of changes, organotropism, as well as manifestations of pro- or antioxidant activity at different stages of administration.

Key words: iron preparation, lipid peroxidation.

При железодефицитном состоянии, в том числе железодефицитной анемии, наблюдаются симптомы, связанные не только с недостатком гемоглобина, но и с дефицитом железосодержащих ферментов (анемический и сидеропеничес-кий синдромы). При этом развивается тканевая гипоксия, сопровождающаяся активацией сво-боднорадикального процесса на фоне снижения антиоксидантной защиты организма [1]. Основой фармакотерапии железодефицитной анемии являются препараты железа. Актуален вопрос о побочных эффектах железосодержащих препаратов, тем более что их применение должно быть длительным в связи с необходимостью восстановления не только функционального железа, но и его запасов. При этом необходимо учитывать, что железо обладает пародоксальными эффектами. Нежелательные реакции при применении препаратов железа в значительной степени обусловлены тем, что указанный микроэлемент является металлом-переносчиком, катализатором образования свободных радикалов и активных форм кислорода [5]. Вместе с тем особенности влияния препаратов железа, в частности трехвалентного, на процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) в различных органах до настоящего времени изучены недостаточно.

* Автор для переписки: farmnnov@mail.ru 254

Целью исследования являлась оценка влияния препарата трехвалентного железа — Fe (III) гидроксид полимальтозата — на показатели перекисного окисления липидов в тканях различных органов подопытных животных. Эксперименты проводились 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). Далее в течение 3 месяцев создавали модель алиментарной железодефицитной анемии, после этого часть животных декапитировали и определяли у них исходный уровень показателей ПОЛ в тканях различных органов (кишечник, печень, селезенка, головной мозг). В последующем из оставшихся животных методом случайной выборки были сформированы две группы. Животным основной группы перорально через зонд вводили препарат трехвалентного железа — Fe (Ш) гидроксид полимальтозат (мальтофер) в эквитерапевтической дозе 17,14 мг/кг в сутки (в пересчете на Fe3+) в течение 30 суток, а животным контрольной группы — перорально 0,5 мл дистиллированной воды. Животных умерщвляли через 3, 10 и 30 суток от начала введения препарата железа. Объектом исследования были гомогенаты указанных органов.

Активность процесса ПОЛ изучали с помощью метода индуцированной биохемилюми-

несценции (ИБХЛ) на биохемилюминометре БХЛ-06 (НИИ «Биоавтоматика», г. Нижний Новгород) [2]. При этом определяли максимальную интенсивность свечения (I ), характеризующую потенциальную способность биологического объекта к свободнорадикальному окислению (СРО), или свободнорадикальную активность (СРА); светосумму хемилюминесценции за 30 секунд (S), обратно пропорциональную общей антиок-сидантной активности (АОА), а также тангенс угла наклона кинетической кривой хемилюми-несценции (tg а2), характеризующий скорость спада процесса СРО. Содержание малонового диальдегида (МДА) — показателя интенсивности процесса ПОЛ и маркера степени эндогенной интоксикации — исследовали по реакции с тио-барбитуровой кислотой по методу J.B. Smith [7]. Оптическую плотность оценивали на спектрофотометре СФ-2000 (Санкт-Петербург).

Статистическую обработку полученных результатов производили с использованием лицензионного статистического пакета «Stadia 7.0/prof» (№ копии 1434) и оценкой уровня значимости различий между выборками с помощью параметрических и непараметрических критериев. Результаты представляли в виде М+m, где М — средняя арифметическая, m — стандартная ошибка средней арифметической.

Как свидетельствуют результаты выполненных исследований, в тканях кишечника препарат железа (III) гидроксид полимальтозат в течение анализируемого периода не оказывал существенного по сравнению с группой контроля влияния на свободнорадикальную активность (показатель Imax), скорость спада процесса СРО (tga2) и содержание малонового диальдегида (табл. 1).

В тканях кишечника через 30 суток введения отмечалось уменьшение общей АОА (p<0,05), о чем свидетельствовало небольшое увеличение показателя S относительно исходной величины, в отличие от снижения аналогичного показателя в группе контроля (табл. 1). Следовательно, влияние изучаемого препарата железа на процесс ПОЛ в тканях кишечника в течение анализируемого периода проявляется только в виде снижения общей АОА через 30 суток введения.

В тканях печени (табл. 2) препарат железа (III) гидроксид полимальтозат повышал свобод-норадикальную активность (Imax) через 3 суток введения, причем по сравнению как с исходной величиной (на 14,18%; p<0,05), так и с группой контроля (p<0,01).

Через 10 суток его введения в тканях печени отмечалось снижение общей АОА, на что указывало некоторое увеличение показателя S относительно исходного уровня, в отличие от тенденции к уменьшению аналогичного показателя в группе контроля (p<0,01). На скорость спада процесса СРО (показатель tg а2) в тканях печени препарат железа (III) гидроксид полимальтозат не оказывал существенного по сравнению с контролем влияния в течение 30 суток введения (табл. 2). Уровень МДА через 3 суток введения препарата

железа (III) гидроксид полимальтозата в тканях печени снижался относительно исходной величины на 7,44% (P<0,05), оставаясь при этом выше аналогичного показателя в группе контроля (p<0,01).

Таким образом, влияние препарата железа (III) гидроксид полимальтозата на процесс ПОЛ в тканях печени проявляется увеличением свобод-норадикальной активности и относительно высоким уровнем малонового диальдегида (через 3 суток введения), а также снижением общей АОА (через 10 суток введения). Следовательно, в тканях печени уже через 3 суток введения препарат железа (III) гидроксид полимальтозата манифестирует прооксидантную активность и обусловливает относительно высокий уровень интенсивности процесса ПОЛ, на фоне которого общая АОА остается сниженной и через 10 суток введения.

В тканях селезенки препарат железа (III) ги-дроксид полимальтозат через 10 суток введения уменьшал свободнорадикальную активность (Imax), причем по сравнению как с исходным уровнем (на 42,76%; p<0,001), так и с контролем (p<0,01).

Через 3 и 10 суток введения препарата железа (табл. 3) в тканях селезенки отмечалось увеличение общей АОА относительно исходной величины, о чем свидетельствовало снижение показателя S (соответственно на 10,55% (p<0,05) и 28,48% (p<0,001)). При этом через 3 суток введения общая АОА оставалась более низкой, чем в контроле (p<0,001), а через 10 суток превышала аналогичный показатель в контроле (p<0,05). Увеличение относительно исходного уровня скорости спада процесса СРО (tg а2) в тканях селезенки через 10 суток введения препарата железа (III) гидроксид полимальтозата было менее выраженным, чем в группе контроля (p<0,01). Через 30 суток изучаемый препарат трехвалентного железа повышал скорость спада процесса СРО в тканях селезенки, причем не только по сравнению с исходной величиной (на 70,37%; p <0,001), но и с группой контроля (p<0,01). Кроме того, препарат Fe (III) гидроксид полимальтозат через 30 суток введения вызывал снижение концентрации МДА относительно исходного уровня (на 11,86%; p<0,05). Однако при этом содержание МДА на указанном этапе оставалось более высоким по сравнению с аналогичным показателем в группе контроля (p<0,01).

Таким образом, в механизме влияния препарата железа (III) гидроксид полимальтозат на процесс ПОЛ в тканях селезенки имеют место изменения следующих показателей: увеличение общей антиоксидантной активности (через 3 и 10 суток введения), снижение свободнорадикаль-ной активности (через 10 суток введения), увеличение скорости спада процесса СРО и снижение концентрации МДА (через 30 суток введения). Следовательно, в тканях селезенки изучаемый препарат железа через 3 и 10 суток введения проявляет антиоксидантную активность, через 30 суток оказывает ингибирующее действие на процесс ПОЛ, при котором спад процесса СРО про-

текает быстрее.

В тканях головного мозга препарат железа (III) гидроксид полимальтозат увеличивал сво-боднорадикальную активность (I ) через 3 суток введения, причем не только по сравнению с исходным уровнем (на 28,81%, р<0,05), но и с группой контроля (р<0,01).

Кроме того, в тканях головного мозга препарат Fe (III) гидроксид полимальтозат через 3 суток введения снижал общую АОА по сравнению с исходной величиной, о чем свидетельствовало увеличение показателя S на 29,27% (р<0,001), и группой контроля (р<0,001). Через 30 суток, хотя и происходило снижение общей АОА относительно исходного уровня (соответственно повышение показателя S на 19,49%; р<0,01), все же эта активность оставалась более высокой (р<0,05), чем в контрольной группе (табл. 4). При этом препарат Fe (III) гидроксид полимальтозат не оказывал существенного по сравнению с контролем влияния на скорость спада процесса СРО (показатель tg а2) и содержание МДА в тканях головного мозга, а увеличение скорости спада процесса СРО через 10 суток введения препарата железа (на 7,95%; р <0,01 относительно исходного уровня) было менее значительным (р<0,05), чем в группе контроля (табл. 4).

Препарат Fe (III) гидроксид полимальтозат влияет на процесс СРО в тканях головного мозга: увеличивает свободнорадикальную активность через 3 суток введения и снижает общую антиокси-дантную активность через 3 и 30 суток введения (при этом через 30 суток введения АОА остается относительно более высокой, чем в группе контроля). Через 3 суток после введения препарат Fe (III) гидроксид полимальтозат проявлял прооксидант-ную активность в тканях головного мозга. Через 30 суток отмечался относительно более высокий уровень общей АОА. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при применении препарата трехвалентного железа изменения показателей ПОЛ происходят в различных органах, т.е. повреждению подвергаются различные органы и системы. Это связано с тем, что при анемии возможно восстановление ионов трехвалентного железа до двухвалентного с переносом электронов с двухвалентного железа на перекись водорода и последующим появлением гидроксил-иона, вызывающего апоптоз [3]. Кроме того, на начальном этапе лечения ЖДА, когда еще нарушена белковообразующая функция в организме, при использовании препаратов железа даже в терапевтических дозах возможно создание «относительно» высоких концентраций железа, что активизирует свободнорадикальные реакции [6]. В основе этих реакций лежит взаимодействие пероксида водорода со свободными или частично связанными ионами Fe2+, приводящее к образованию гидроксильного радикала (реакция Фентона) [8], а также взаимодействие супероксид-аниона с ионами Fe3+ с последующим появлением ионов

Fe2+ (реакция Хабер-Вайса) [4], что оказывает токсическое действие на печень и сердечнососудистую систему, нарушает гормональный статус и функцию иммунной системы [9]. Изменения показателей ПОЛ при введении препарата трехвалентного железа наиболее выражены в тканях селезенки, головного мозга и печени. Это отчасти объясняется тем, что, согласно данным литературы, гидроксидполимальтозный комплекс железа обнаруживается в основном в ретикулоэндотели-альной системе, где происходят его утилизация и инкорпорация [10].

Таким образом, влияние препарата железа (III) гидроксид полимальтозата на процесс пере-кисного окисления липидов в тканях органов подопытных животных характеризуют следующие особенности: определенный спектр, направленность и выраженность динамики показателей, стадийность изменений, органотропность, а также проявление про- или антиоксидантной активности на различных этапах введения в разных органах.

Полученные результаты свидетельствуют о необходимости оценки окислительно-восстановительного статуса пациентов с железодефицитной анемией как перед назначением им препаратов железа, так и в процессе лечения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Евсеев А.В., Шабанов П.Д., Парфенов ЭЛ., Правда-вцев ВЛ. Острая гипоксия: механизмы развития и коррекция антигипоксантами. — СПб.: Элби-СПб, 2008. — 224 с.

2. Кузьмина Е.Н., Нелюбин А.С., Щенникова М.К. Применение индуцированной ХЛ для оценок свобод-норадикальных реакций в биологических субстратах // Биохимия и биофизика микробиологов. — Горький, 1983. — С. 41-48.

3. Ganz T., Nemeth E. Iron imports. IV. Hepcidin and regulation of body iron metabolism // Amer. J. Physiol. — 2006. — Vol. 290. — P. 199-203.

4. Kehrer J. The Haber-Weiss reaction and mechanisms of toxicity // Toxicology. — 2000. — Vol. 49. — P. 43-50.

5. Mozuraityte R., Rustad T., Storro I. The role of iron in peroxidation of polynn saturated fatty acids in liposomes // J. Agric. Food Chem. — 2008. — Vol. 23, № 56 (2). — Р. 537-543.

6. Ritter C., Cunha A.A., Echer I.C. et al. Effects of Nacetylcysteine plus deferoxamine in lipopolysaccharide-induced acute lung injury in the rat // Crit. Care Med. — 2006. — Vol. 34.- P. 471-477.

7. Smith J.B., Jngerman C.M., Silver M.I. Malondialdehyde formathionas an indicathion of prostoglandin production byhyman pleteles // J. Lab. Clin. Med. — 1976. — Vol. 88, № 4. — Р. 167-172.

8. Wardman P., Candeias L.P. Fenton chemistry: An introduction // Rad. Res. — 1996.- Vol. 145. — P. 523-531.

9. Weinberg E.D. Iron out of balance: arisk factor for acute and chronic diseases // Hemoglobin.- 2008. — Vol. 32 (1-2). — P. 117-122.

10. Zamboni P.The Big Idea: Iron-dependent inflammation in venous disease and proposed parallels in multiple sclerosis // J. R. Soc. Med. — 2006. — Vol. 99. — P. 589-593.