Активация полисахаридами зостерином и хитозаном белоксинтетической функции печени

Научнаясмена

Вестник ДВО РАН. 2006. № 5

Сгребнева Марина Николаевна

Выпускница физико-математического класса средней школы № 23 г.

Владивостока, а затем Академии экологии, морской биологии и биотехнологии Дальневосточного государственного университета, где получила диплом с отличием по специальности «биология клетки». Была победителем в конкурсе студенческих работ, проводимом Научно-образовательным центром ДВГУ. В настоящее время М.Н.Сгребнева - аспирантка лаборатории фармакологии Института биологии моря им. А.В.Жирмунского ДВО РАН. Продолжает исследования по теме, избранной еще в студенческие годы, целью которых является оценка спектра фармакологических эффектов биологически активных полисахаридов. Препараты на основе полисахаридов могут использоваться практической медициной в профилактике и лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта, гепа-тобилиарной и иммунной систем, для детоксикации организма в условиях агрессивного воздействия окружающей среды.

Научная работа М.Н.Сгребневой находится в русле нового направления в фармакологии биологически активных веществ растительного и животного происхождения, руководимого доктором биологических наук профессором Ю.С.Хотимченко. Исследования поддержаны грантами Президиума ДВО РАН, Президиума СО РАМН, программой Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине». В лаборатории, в сотрудничестве с многими научными коллективами (ТИБОХ ДВО РАН, ВГМУ, Институт физиологии КомиЦентра УрО РАН, Институт фармакологии СО РАМН), изучаются структура, функции, фармакологические свойства липидов, полисахаридов и низкомолекулярных биорегуляторов из морских организмов, разрабатываются методы оценки биологической активности природных веществ, составляются рекомендации по применению препаратов на их основе.

Деятельность лаборатории является логическим продолжением начатых И.И.Брехманом еще в 60-е годы прошлого столетия в Дальневосточном отделении РАН (тогда Дальневосточном филиале Сибирского отделения АН СССР) исследований по фармакологии природных биологически активных веществ, повышающих неспецифическую резистентность организма (тканей) к различным неблагоприятным воздействиям, но одновременно с этим не исчерпывающих его жизненно важных резервов.

Диссертационная работа М.Н.Сгребневой, выполняемая под руководством к.б.н. Элеоноры Израилевны Хасиной, посвящена выявлению действия полисахаридов зостерина и хитозана на функциональное состояние печени в условиях нормы и патологии различного генеза. Доклады Сгребневой на отчетных научных конференциях Института биологи моря 2005 и 2006 гг. в конкурсе кратких сообщений поощрены премиями. В течение двух последних лет она является победителем конкурса «Лучшие аспиранты РАН», проводимого Фондом содействия отечественной науке. Имеет 35 публикаций.

М.Н.СГРЕБНЕВА

Активация полисахаридами зостерином и хитозаном белоксинтетической функции печени

Исследовали влияние полисахаридов зостерина и хитозана на белоксинтетическую функцию гепато-цитов и сопряженные с ней процессы желчеобразования в печени и активации синтеза глюкокортикоидов. Препараты вводили мышам внутрижелудочно в виде 1%-го геля в дозе 100 мг/кг ежедневно в течение 14 дней. Установлено, что полисахариды стимулируют синтез белка в гепатоцитах, что усиливает секрецию желчи печенью.

Zosterin and chitosan activation of protein synthesis in liver. M.N.SGREBNEVA (A.V.Zhirmunsky Institute of Marine Biology, FEB RAS, Vladivostok).

The paper deals with the influence of polysaccharides zosterin and chitosan on protein synthesis in hepatocytes and associated processes of bile production in liver and activation of synthesis of glucocorticoids. Prepаrations were administrated to mice intragastrally in a daily dose of 100 mg/kg as 1% gel for 14 days. The polysaccharides were shown to stimulate protein synthesis in hepatocytes, which resulted in the increase of bile secretion by liver.

В настоящее время в клинической и превентивной медицине широкое применение нашли препараты на основе полисахаридов растительного и животного происхождения, им придают большое значение в профилактике и лечении многих заболеваний желудочно-кишечного тракта, гепато-билиарной и иммунной систем, ожирения, интоксикаций различного генеза. Известно, что полисахариды оказывают влияние на многие системы организма: повышают иммунитет, интенсифицируют обмен веществ, улучшают микрофлору кишечника, выводят из организма токсические вещества эндо-и экзогенного происхождения. Ранее нами было установлено, что полисахариды зосте-рин и хитозан оптимизируют метаболизм в печени в норме и в условиях патологии и повышают неспецифическую резистентность организма к гипоксии, физической нагрузке, токсическому гепатиту [3-5]. Однако реализация многих фармакологических эффектов полисахаридов, таких как иммуномодулирующий, гиполипидемиче-ский, антиоксидантный, детоксицирующий, сопряжена с активностью ферментов и содержанием субстратов белковой природы и поэтому невозможна без активации белок-синтетической функции печени.

Цель настоящей работы - изучение влияния полисахаридов зостерина и хитозана

Рис. 1. Влияние зостерина и хитозана на ядрышковую и белоксинтетическую активность гепатоцитов: а - ядрышково-ядерное отношение, б - содержание белка в цитоплазме (по горизонтали - плоидность гепатоцитов).

* Здесь и на всех рисунках р < 0,05 при сравнении групп «норма» - «зостерин» и «норма» - «хитозан»

на синтез белка в печени и сопряженный с ним процесс желчеобразования.

В нескольких сериях экспериментов использовались беспородные мыши, разделенные на три группы («норма», «зостерин» и «хитозан») по 7 животных в каждой. В работе использованы препараты зостерина из морской травы Zostera marina L. (НПФ «Вос-токфарм») и хитозана из панциря камчатского краба Paralithodes camtschatica (лаборатория молекулярных основ неинфекционного иммунитета ТИБОХ ДВО РАН). Животным групп «зостерин» и «хитозан» препараты вводили внутрижелудочно в течение 14 дней в виде 1%-го геля в дозе 100 мг/кг, мыши группы «норма» получали эквиобъемное количество физраствора. В плазме крови определяли кортикостерон [6], в пузырной желчи - суммарное количество желчных кислот и содержание общего холестерина [2]. На мазках изолированных клеток печени определение параметров ядрышковых организаторов (окраска 50%-м раствором азотнокислого серебра) и содержания белка в цитоплазме гепатоцитов (окраска 0,03%-м раствором амидочерного 10Б) проводили на аппаратно-программном комплексе «МЕ-КОС-Ц1» (ЗАО «Медицинские компьютерные системы», Россия).

Состояние ядрышкового аппарата - информативный показатель оценки как пролиферативной, так и транскрипционной активности гепатоцитов. Установлено, что при двухнедельном действии полисахаридов зостерина и хитозана в ядрах гепатоцитов мышей число ядрышек возросло на 32 и 12% по сравнению с нормой, в то время как их средняя площадь достоверно уменьшилась на 17 и 32% соответственно, что говорит о дезагрегации слитых ядрышковых организаторов. Одной из причин подобного изменения может явиться усиление пролиферативной активности гепатоцитов. В то же время не исключена и активация латентных ядрышкообразующих районов хромосом, т.е. их переход к более активному функциональному состоянию. Параметром, свидетельствующим об интенсивности транскрипционной активности в ядре, служит ядрышково-ядерное отношение - количество ядрышкового материала на единицу площади ядра. Под влиянием препаратов этот показатель достоверно увеличился в 1,5 раза относительно нормы (рис. 1а), что свидетельствует об усилении полисахаридами транскрипционной активности. Как следствие, в клетках печени отмечалось возрастание белоксинтетической активности, причем эти изменения затронули клетки всех классов плоидности (рис. 1б).

Двухнедельное введение животным зостерина и хитозана существенным образом повлияло и на секрецию желчи печенью - ее объем в желчном пузыре был больше показаний в группе «норма» в 3,1 и 3,5 раза соответственно (рис. 2а).

Повышение объема желчи в желчном пузыре возможно прежде всего по двум причинам: усиление секреторной функции печени или нарушение желчевыделительной функции пузыря. Однако химический анализ пузырной желчи показал, что в условиях физиологического покоя зостерин и хитозан не меняют соотношение основных компонентов

kUfc'f РП'^кчи

3020-

10

Б

О норма П зпс тлрин К xutdidh

Рис. 2. Влияние зостерина и хитозана на объем желчи

Рис. 3. Влияние зостерина и хитозана на интенсивность секреции желчи у крыс. 1 - норма, 2 - зостерин, 3 - хитозан. По горизонтали - время опыта

желчи (желчных кислот и холестерина): холато-холестериновый коэффициент не отличался от нормы (рис. 2б). Такая стабильность химического состава желчи свидетельствует о повышении полисахаридами секреции желчи печенью (холеретический эффект), а не нарушении оттока из желчного пузыря.

Для окончательного суждения о холеретическом действии исследуемых препаратов нами был проведен опыт на крысах, не имеющих желчного пузыря и сфинктеров в желчных путях, что дает возможность непосредственного определения интенсивности секреции желчи. На этой дополнительной модели нами получены идентичные результаты, подтверждающие усиление полисахаридами секреции желчи в печени (рис. 3).

Установленный настоящим исследованием факт параллельной активации синтеза белка и желчеобразования печенью вполне коррелирует с данными А.И.Масюк [1] об усилении секреции желчи, связанном с активацией биосинтеза белка в гепатоцитах, запускаемой глюкокортикоидами. Ранее в наших опытах зостерин и хитозан достоверно увеличивали содержание глюкокортикоида кортикостерона в плазме крови мышей [3, 4].

Таким образом, холеретическое действие полисахаридов связано с усилением ими синтеза глюкокортикоидов надпочечниками через активацию белоксинтетической функции гепатоцитов. При попадании в клетки печени гормоны, как известно, активируют множество генов, в том числе и латентные гены ядрышковых организаторов. Усиление транскрипционной активности в ядрах, о чем свидетельствует увеличение числа ядрышек, влечет за собой нарастание синтеза белка в цитоплазме и, как следствие, секреции желчи. Известно, что доля гормонактивируемого синтеза в общем объеме синтезируемых гепа-тоцитами белков составляет около 5% [1]. В данной работе увеличение содержания белка в цитоплазме было гораздо более значительным, что предполагает возможность других механизмов активации полисахаридами синтетической функции клеток печени.

Интенсификация белоксинтетической активности гепатоцитов полисахаридами способствует оптимизации метаболических процессов в печени, что является, по-видимому, одним из механизмов их гепатопротективного действия при различных патологиях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Масюк А.И. Гормональная регуляция желчеотделения за счет активации биосинтеза белка в гепатоцитах // Физиол. журн. 1993. Т. 79, № 6. С. 147-53.

2. Мирошниченко В.А., Янсонс Т.Я., Полушин О.Г. и др. Дифференцированный подход к выбору лечения гастродуоденальной патологии с применением биологически активных веществ морских гидробионтов // Новые биомедицинские технологии с использованием биологически активных добавок: сб. материалов Рос. науч. конф. Владивосток: ИМКВЛ СО РАМН, 1998. С. 146-150.

3. Сгребнева М.Н., Тюпелеев П.А., Хасина Э.И. Влияние пектина зостерина на метаболизм в печени в условиях свинцовой интоксикации // Микроэлементы в медицине. 2004. Т. 5, вып. 4. С. 124-126.

4. Сгребнева М.Н., Давыдова В.Н., Хасина Э.И., Ермак И.М. Коррекция хитозаном функциональных нарушений в печени при интоксикации организма 2,4-Д // Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии: сб. науч. работ. Томск: СГМУ, 2004. С. 286-288.

5. Хасина Э.И., Сгребнева М.Н., Ермак И.М., Горбач В.И. Хитозан и неспецифическая резистентность организма // Вестн. ДВО РАН. 2005. № 1. С. 62-71.

6. De Moor P., Stoeno O., Raskin M., Hehorix A. Fluorimetric determination of the plasma 11-hydrocorticosteroids in man // Acta Endocrinol. 1960. Vol. 33, N 2. P. 297-307.