Метаболическая оценка субхронической токсичности оксида азота при ингаляционном применении

МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СУБХРОНИЧЕСКОЙ ТОКСИЧНОСТИ ОКСИДА АЗОТА ПРИ ИНГАЛЯЦИОННОМ ПРИМЕНЕНИИ

19 1 о ъ 9

А.К. Мартусевич , , А.Г. Соловьева , А.А. Мартусевич , , С.П. Перетягин

1ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, Нижний Новгород, Россия Ассоциация российских озонотерапевтов, Нижний Новгород, Россия ФГАОУ ВО «ННГУ им. Н.И. Лобачевского», Нижний Новгород, Россия

Abstract

The aim of the work is to assess the effect of a long course of NO inhalation use the parameters of oxidative metabolism of blood. It is established that inhalations of oxygen and nitric oxide at long-term application (30 days) have unequal influence on parameters of oxidative and energy metabolism of blood of rats. At the same time, for both effects, an antioxidant effect was noted, consisting of a moderate stimulation of lipoperoxidation processes and a marked increase in the antioxidant activity of blood plasma.

Key words: nitric oxide, inhalations, subchronic toxicity, blood, oxidative metabolism

Цель работы - оценить влияние продолжительного курса ингаляционного применения NO на параметры окислительного метаболизма крови. Установлено, что ингаляции кислорода и оксида азота при длительном применении (30 дней) оказывают неодинаковое влияние на параметры окислительного и энергетического метаболизма крови крыс. При этом для обоих воздействий отмечен антиоксидантный эффект, складывающийся из умеренной стимуляции процессов липопероксидации и выраженного увеличения антиоксидантной активности плазмы крови.

Ключевые слова: оксид азота, ингаляции, субхроническая токсичность, кровь, окислительный метаболизм

С учетом того, что монооксид азота является радикальной биомолекулой [3, 5], одним из параметров, требующих мониторинга при продолжительном введении NO, служит состояние окислительного метаболизма крови и тканей. При этом имеются основания говорить о неоднозначном действии различных форм оксида азота на данную группу показателей. Так, для естественной депонированной формы соединения - динитрозильных комплексов железа с различными лигандами - продемонстрировано антиоксидантное действие в условиях in vitro [2] и in vivo [4]. Напротив, для высоких концентраций свободного (газообразного) NO выявлено выраженное прооксидантное действие на фоне угнетения каталитических свойств антиоксидантных ферментов, в первую очередь супероксиддисмутазы и каталазы [2, 4].

При проведении десятидневного курса ингаляций низкой концентрацией NO (20 ppm) у здоровых крыс линии Wistar мы также отмечали невыраженную, но значимую инициацию процессов липопероксидации в плазме крови и эритроцитах, однако эти сдвиги сопровождались превалирующим увеличением каталитической активности супероксиддисмутазы эритроцитов [4]. В то же время влияние более продолжительного курса ингаляционного применения NO на параметры окислительного метаболизма крови ранее не оценивалось, в связи с чем это и явилось целью настоящего исследования.

Материалы и методы исследования

В эксперимент было включено 30 крыс-самцов линии Вистар (масса тела 200-250 г). Было сформировано 3 группы животных равной численности: контрольная группа (n=10), включающая животных, которым не выполняли никаких манипуляций; и 2 основные группы (n=10 в каждой), животные которых получали ингаляции воздушной газовой смеси, содержащей повышенную концентрацию кислорода (93±3%) или оксид азота (концентрация - 20 ppm [1]) соответственно. Ингаляции осуществляли ежедневно в течение 30 дней, их продолжительность составляла 10 мин., а скорость подачи газовой смеси - 2 л/мин. Для проведения ингаляций животных (по одному) помещали в эксикатор, в котором производили подачу и отведение газовой смеси.

Синтез NO-содержащей воздушной смеси осуществляли с помощью генератора, разработанного в РФЯЦ-ВНИИЭФ (г. Саров) [6]. Повышенную концентрацию кислорода в газовой смеси создавали с помощью кислородного концентратора "Oxygen Concentrator Jay-5" (Longfian Scitech Co., LTD, Китай). В плазме крови крыс методом Fe^-индуцированной биохемилюминесценции (аппарат БХЛ-06) определяли активность про- и антиоксидантных систем. В качестве оценочных параметров использовали светосумму биохемилюминесценции за 30 с, а также тангенс угла наклона кинетической кривой tg2a,. Кроме того, нами была проведена оценка процессов липопероксидации в эритроцитах, для чего определена их перекисная резистентность (определяется в отмытых эритроцитах методически аналогично величине перекисного окисления липидов (ПОЛ) в плазме крови). Уровень малонового диальдегида (МДА) в плазме крови и эритроцитах оценивали по методу В.Г. Сидоркина, И.А. Чулошниковой (1993). Активность супероксиддисмутазы (СОД) оценивали по Т.В. Сироте (1999). Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы Statistica 6.0.

Результаты

Установлено, что интенсивность процессов липопероксидации в плазме крови, определяемая путем биохемилюминесцентного анализа, не отличалась у животных, получавших ингаляции кислорода и оксида азота. Данный параметр значимо увеличивался по сравнению с физиологическим уровнем лишь по завершению курса ингаляций кислорода (на 13,4%; p<0,05). Общая антиоксидантная активность плазмы крови также не демонстрирует межгрупповых различий, однако у представителей обеих основных групп она значимо превышает уровень, характерный для интактных крыс (p<0,05 для ингаляций кислорода и NO по сравнению с контрольной группой). Указанная

благоприятная тенденция может быть обусловлена улучшением оксигенации крови, происходящим за счет кислородного компонента газовых смесей. На это дополнительно указывает большая выраженность увеличения параметра после курса ингаляций обогащенной кислородом воздушной смеси по сравнению с NO-содержащей (p<0,05).

Влияние ингаляций оксида азота и кислорода на состояние перекисного окисления липидов также оценивали по динамике концентрации малонового диальдегида в плазме крови и эритроцитах. Выявлено, что плазменный уровень соединения повышается лишь в незначительной и практически равной степени при изучаемых воздействиях (на 16 и 21% для ингаляций кислорода и оксида азота соответственно; p<0,05 для обоих случаев). В то же время эритроцитарная концентрация малонового диальдегида демонстрирует разнонаправленные изменения. Так, проведение курса ингаляций воздушной смеси с повышенным содержанием кислорода обеспечивает повышение значения параметра на 22% относительно животных контрольной группы (p<0,05). С другой стороны, продолжительное использование газообразного оксида азота приводит к снижению уровня показателя на 28% (p<0,05).

С учетом того, что оксид азота способен оказывать влияние на внутри- и внеклеточную супероксиддисмутазу был выполнен анализ активности фермента в эритроцитах. Установлено, что ингаляции обогащенной кислородом воздушной смеси не изменяют уровень данного параметра, о чем свидетельствует отсутствие различий со значениями, характерными для здоровых животных (p>0,05). Напротив, проведение курса ингаляций низкой дозы оксида азота существенно усиливает каталитические свойства супероксиддисмутазы (на 64% относительно контрольного уровня; p<0,01). Это подтверждает ранее высказанное нами предположение о стимулирующей активности свободного NO в отношении данного энзима, обнаруженное в условиях in vitro [2, 4], а также результаты, полученные другими исследователями [1, 5].

Заключение

Проведенные исследования позволили установить, что ингаляции кислорода и оксида азота при длительном применении (30 дней) оказывают неодинаковое влияние на параметры окислительного и энергетического метаболизма крови крыс. При этом для обоих воздействий отмечен антиоксидантный эффект, складывающийся из умеренной стимуляции процессов липопероксидации и выраженного увеличения антиоксидантной активности плазмы крови.

Список литературы

1. Kumar P. et al. Use of inhaled nitric oxide in preterm infants. Pediatrics. 2014. Т. 133, №1. Р. 164-170.

2. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Перетягин С.П., Ванин А.Ф. Сравнительный анализ действия свободного и депонированного NO на состояние про- и антиоксидантных систем крови. Биофизика. 2015. Т. 60, №2. С. 348-354.

3. Vanin A.F. Dinitrosyl-iron complexes with thiolate ligands: physico-chemistry, biochemistry and physiology. Nitric Oxide Biol. Chem. 2009. Vol. 21. P. 136-149.

4. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Перетягин С.П., Давыдюк А.В. Влияние динитрозильных комплексов железа на метаболические параметры крови животных с экспериментальной термической травмой. Биофизика. 2014. Т. 59, №6. С. 1173-1179.

5. Kalyanaraman B. Teaching the basics of redox biology to medical and graduate students: oxidants, antioxidants and disease mechanisms. Red. biology. 2013. Vol. 1. P. 244-257.

6. Карелин В.И., Буранов С.Н., Пименов О.А. с соавт. Плазмохимическая установка для NO-терапии. Медиаль. 2013. №4. С. 46.