Физико-химические свойства консервированной крови на фоне воздействия активных форм кислорода

Биорадикалы и Антиоксиданты 2016 Том 3, №3

39

1 1 т 1

Н.В. Диденко , А.Г. Соловьева , К.Л. Беляева , А.Н. Ширшин

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСЕРВИРОВАННОЙ КРОВИ НА ФОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА

1ФГБУ «ПФМИЦ» Минздрава России, Нижний Новгород, Россия

л

ФГАОУ ВО «ННГУ им. Н.И. Лобачевского», Нижний Новгород, Россия

-5

3РФЯЦ, Саров, Россия

Целью работы явилось изучение воздействия озона (O3), синглетного кислорода (O2'), оксида азота (NO) на изменение некоторых физико-химических параметров, а также активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в прямой и обратной реакции в донорской крови в условиях in vitro. Показано, что при воздействии на донорскую кровь активных форм кислорода (АФК) наблюдается выраженная оксигенация крови на фоне возникновения состояния метаболического алкалоза. Кроме того нами отмечено, что воздействие всех АФК приводит к уменьшению глюкозы в крови. Однако и уровень лактата оказывается увеличен за счет преобладания возрастания активности ЛДГ в обратной реакции над прямой. Ключевые слова: озон, синглетный кислород, оксид азота

The aim of the work was to study the effects of ozone, singlet oxygen, nitric oxide on the modification of some physical and chemical parameters, the activity of lactate dehydrogenase (LDH) in the direct and reverse reaction in blood in vitro. The oxygenation of blood in the background of metabolic alkalosis was seen under the influence of reactive oxygen species (ROS). The decrease of glucose in blood was marked under the influence of all ROS. However, the level of lactate increased due to the prevalence of LDH activity in reverse reaction over the direct reaction. Key words: ozon, singlet oxygen, nitric oxide, lactate dehydrogenase, glucose

Как известно, активные формы кислорода способны оказывать не только отрицательные эффекты на организм человека, известные в настоящее время как оксидативный стресс, но и положительные, к числу которых относят их участие в неспецифическом иммунитете[1]. Поддержание умеренных концентраций АФК является необходимым для поддержания нормальной жизнедеятельности всех живых организмов в целом. В последнее время широкое распространение получают методы тренировки антиоксидантной системы за счет умеренной генерации АФК, ведущие к повышению мощностей системы антиоксидантной защиты, её адаптации и биостимуляции [3].

Целью работы явилось изучение воздействия активных форм кислорода (озона, синглетного кислорода) и оксида азота на изменение ряда физико-химических параметров, а так же активность лактатдегидрогеназы в прямой и обратной реакции в донорской крови в условиях in vitro.

Материал и методы. Эксперименты были проведены на консервированной крови от пациентов-доноров. Генерацию активных форм кислорода производили на следующих приборах:

а) оксид азота - специализированный аппарат, разработанный в РФЯЦ

б) озон - озонатор «Медозонс - Систем»

в) синглетный кислород - аппарат «Airnergy» (Германия).

Был произведен непосредственный барботаж образцов крови (5 мл) газовой смесью объемом 100 см3 в течение 2 минут. В качестве действующей концентрации NO использованы 100 ppm, доза озона составляла - 500 мкг, мощность потока синглетного кислорода - 100%. Активность лактатдегидрогеназы (Ь-Лактат:НАДоксидоредуктаза; КФ 1.1.1.27.) в прямой реакции (ЛДГпр.) и лактатдегидрогеназы в обратной реакции (ЛДГобр.) определяли по Г.А.Кочетову (1980). Такие физико-химические параметры крови как рН, рСО2, рО2 измеряли на газовом анализаторе ABL 77.

Результаты исследований подвергали статистической обработке с использованием t-критерия Стьюдента.

Биорадикалы и Aнтиоксиданты 2016 Том 3, №3

40

Результаты и их обсуждение. В результате эксперимента было показано, что при воздействии на донорскую кровь О3, NO и О2' происходят существенные изменения ряда метаболических и физико-химических параметров (Табл.1).

Таблица 1. Изменение некоторых параметров донорской крови при воздействии на нее __ активных форм кислорода в условиях in vitro__

рН рСО2 рО2 Глюкоза Лактат ЛДГпр ЛДГобр

Контроль 6,5± 140,5± 55,1± 21,9± 16,4± 44,3± 32,9±

0,05 12,7 5,1 1,9 1,5 4,2 2,9

О3 6,7± 44,6± 226,3± 18,2± 21,9± 53,6± 46,9±

0,06* 4,2* 24,7* 1,3* 2,1* 4,8* 4,5*

NO 6,8± 42,1± 84,2± 15,2± 21,1± 60,8± 59,7±

0,07* 3,9* 6,9* 1,2* 1,8* 5,1* 4,8*

O2' 6,8± 42,8± 134± 17,7± 20,3± 46,7± 49,3±

0,07* 4,1* 12,1* 1,3* 1,6* 4,5 4,6*

Примечание: * - различия статистически значимы по сравнению с контролем

Показано статистически значимое увеличение уровня рН в среднем в 1,05 при воздействии всех AФК и NO.

При барботировании крови AФК отмечена выраженная оксигенация крови: показатель рО3 статистически значимо вырос при воздействии на консервированную кровь О3 в 4,11 раза; при воздействии NO в 1,53 раза; при воздействии O2' в 2,43 раза соответственно.

Показано, что под действием AФК в консервированной крови возникает состояние метаболического алкалоза. Об этом свидетельствует как увеличение уровня рН в крови так и уменьшение показателя рСО2. Так, при воздействии О3 в дозе 500 мкг происходит уменьшение рСО2 в 3,15 раза (р=0,035) , при воздействии на донорскую кровь NO рСО2 снижается в 3,34 раза (р=0,033) ,при воздействии на консервированную кровь O2' происходит уменьшение рСО2 в 3,28 раза (р=0,033).

Отмечено статистически значимое снижение уровня глюкозы при воздействии на донорскую кровь О3 в 1,20 раза, NO в 1,44 раза, O2' в 1,24 раза соответственно. Возможно, это связано с увеличением активности такого фермента пентозофосфатного пути как глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, чей оптимум работы происходит при достижении уровня рН ближе к нейтральному (7,0) [2].

При воздействии O3 наблюдается увеличение уровня лактата в 1,34 раза (р=0,022). При этом активность ЛДГпр. увеличивается в 1,21 раза (р=0,019), а ЛДГ обр. в 1,43раза (р=0,024). Так как возрастание активности ЛДГ в обратной реакции преобладает над возрастанием активности ЛДГ в прямой реакции и происходит накопление лактата в крови. Такую же тенденцию можно проследить и при воздействии других AФК. Так при воздействии NO на донорскую кровь происходит статистически значимое увеличение уровня в 1,29 раза. При этом активность ЛДГпр. увеличивается в 1,37 раза (р=0,022), а ЛДГ обр. в 1,81 раза (р=0,026). При воздействии на консервированную кровь O2' также наблюдается статистически значимое увеличение уровня лактата в 1,24 раза. При этом активность ЛДГобр. увеличивается в 1,50 раза (р=0,023).

Заключение. Таким образом, показано, что при воздействии на донорскую кровь в условиях in vitro активных форм кислорода и оксида азота наблюдается выраженная оксигенация крови на фоне возникновения состояния метаболического алкалоза. Отмечено уменьшение глюкозы в крови под воздействием всех AФК. Однако уровень лактата увеличивается за счет преобладания активности ЛДГ в обратной реакции над прямой.

Список литературы:

1.Донцов В.И., Крутько В.Н, Мрикаев Б.М, Уханов C.B. A^m^te формы кислорода как система: значение в физиологии, патологии и естественном старении // Труды ИCA РЛН. 2006. Т. 19. С. 50-69.

2. Лакомая ЮА. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа при старении эритроцитов. Дисс. канд. биол. наук. - Красноярск, 2006. - 112с.

3. Roberts R.A., Smith R.A., Safe S., Szabo C., Tjalkens R.B., Robertson F.M. Toxicological and pathophysiological roles of reactive oxygen and nitrogen species // Toxicology. 2010. Vol. 276. P. 85-94.