Влияние церулоплазмина на динамику перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы в ткани тимуса при гипокинетическом стрессе

УДК 591.1:577.1

ВЛИЯНИЕ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА НА ДИНАМИКУ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ И АКТИВНОСТЬ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ В ТКАНИ ТИМУСА ПРИ ГИПОКИНЕТИЧЕСКОМ СТРЕССЕ

Я.В. Латюшин, В.И. Павлова, Ю.Г. Камскова, Д.А. Сарайкин

Цель работы - изучить влияние церулоплазмина на динамику перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов в ткани тимуса при гипокинетическом стрессе. Гипокинетический стресс моделировали путем помещения животных в клетки-пеналы на 1, 3, 5, 7, 10, 15, 30 сут. В ткани тимуса определяли ПОЛ и антиок-сидантные ферменты: супероксиддисмутазу (СОД), каталазу. Церулоплазмин (ЦП) («Иммунопрепарат», г. Уфа) вводили внутрибрюшинно из расчета 30 мг на 100 г массы тела за 24 ч до опыта и дополнительно за 1 ч до начала эксперимента в течение 3 дней. При действии длительного гипокинетического стресса на организм экспериментальных животных (крыс) выявлена активация перекисного окисления липидов в ткани тимуса. Предварительное введение ЦП значительно снизило пероксидацию липидов и повысило активацию антиоксидантных ферментов. Предварительное введение антиоксидантного фермента - церулоплазмина ограничивало стресс-реакцию при гипокинетическом стрессе за счет снижения активации ПОЛ и увеличения активности антиоксидантов.

Ключевые слова: хронический стресс, гипокинезия, перекисное окисление липидов, тимус, антиоксидантные ферменты, супероксиддисмутаза, каталаза, церулоплазмин.

Введение. Известно, что усиление перекисного окисления липидов и накопление продуктов липопероксидации, обладающих высокой реакционной способностью, может оказывать системное повреждающее действие на клетки [1, 8]. Механизмы развития острого и хронического стрессов во многом обусловлены активацией процессов липопероксидации [2, 3].

При любом экстремальном воздействии активность ПОЛ может осуществляться через обычные механизмы острого и хронического стрессов.

Вопрос о роли фракций (гептановой, изопро-панольной, первичных и вторичных молекулярных продуктов ПОЛ) при гипокинезии в ткани тимуса изучен недостаточно.

Целью данной работы является изучение динамики липопероксидации в тимусе, а также анти-оксидантных ферментов, препятствующих развитию стресс-реакции при гипокинетическом стрессе.

Материалы и методы исследования. Исследования выполнены на 60 белых крысах-самцах линии Вистар массой 150-200 г. Все животные содержались в одном помещении при температуре воздуха 23-24 °С. Животные опытной и контрольной групп получали стандартный брикетированный корм с добавлением растительного масла, рыбьего жира, свежих овощей и воды в неограниченном количестве. В опыт отбирались здоровые животные, прошедшие двухнедельный карантин в виварии. В процессе эксперимента проводилось постоянное наблюдение за поведением и питанием животных; после завершения эксперимента животных декапитировали под эфирным наркозом.

Гипокинезию моделировали путем помещения животных в клетки-пеналы из органического стекла, соответствующие размерам животного, на

1, 3, 5, 7, 10, 15, 30 сут. Контрольных животных содержали в обычных клетках [5].

Выявляли продукты ПОЛ спектрофотометрическим методом с выделением гептан- и изопро-панолрастворимых липопероксидов (рассчитывали в единицах индекса окисления: Е232/220 -относительное содержание диеновых конъюгатов, Е278/220 - уровень кетодиенов и сопряженных триенов [4]. Активность супероксиддисмутазы (СОД) (К.Ф.1.15.1.1.) определяли по методу С. Че-вари, каталазы (К.Ф.1.11.1.6.) - методом Н.С. Мамонтова [6, 9]. Определение церулоплазмина в тимусе проводили по модифицированному методу Ревина [6].

Результаты исследования и их обсуждение.

В наших исследованиях разные сроки гипокинезии значительно влияют на соотношение различных категорий продуктов липопероксидации.

В таблице представлены показатели содержания продуктов липопероксидации в ткани тимуса в различные сроки влияния острого и хронического гипокинетического стресса на организм экспериментальных животных.

Содержание первичных и вторичных гептан-растворимых продуктов ПОЛ через 6 часов и одни сутки после острого гипокинетического воздействия в этих органах оставалось на уровне фоновых величин. Снижение первичных гептанрастворимых продуктов ПОЛ зафиксировано с 3-х по 15-е сут гипокинетического воздействия.

Показатели содержания продуктов липопероксидации в ткани тимуса у экспериментальных животных при воздействии острого и хронического гипокинетического стресса

Срок от начала ГК Параметр

Гептановая фаза Изопропанольная фаза

Е 2З2/220 Е 27S/220 Е 2З2/220 Е 278/220

Контроль (п = 8) 0,бЗ0 і 0,011 0,16s і 0,00б 0,680 і 0,01 0,505 і 0,012

ГК6 часов (п = 8) 0,б2З і 0,0б5 0,1б9 і 0,024 0,700 і 0,006 0,525 і 0,006

ГК! сутки (п = 8) 0,б17 і 0,019 0,17З і 0,042 0,659 і 0,00З 0,52З і 0,002

ГК3 суток (п = 8) 0,5S5 і 0,00б** 0,175 і 0,0ЗЗ 0,ббЗ і 0,0бЗ 0,5З0 і 0,004

ГК5 суток (п = 8) 0,5б5 і 0,017** 0,188 і 0,004* 0,707 і 0,004* 0,555 і 0,006**

ГК7 суток (п = 8) 0,545 і 0,021** 0,191 і 0,005* 0,740 і 0,015** 0,575 і 0,02З*

ГК10 суток (п = 8) 0,54S і 0,017*** 0,200 і 0,006** 0,754 і 0,021** 0,611 і 0,012***

ГК15 суток (п = 6) 0,542 і 0,01б*** 0,2З4 і 0,004** 0,782 і 0,0З2** 0,692 і 0,014***

Контроль (п = 6) ГК30 суток (п = 6) 0,б45 і 0,012 0,б51 і 0,04S 0,171 і 0,007 0,247 і 0,006*** 0,690 і 0,025 0,807 і 0,0З5* 0,515 і 0,014 0,669 і 0,042***

Примечания: 1. Достоверность отличий от соответствующего контроля: * - р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001, рассчитанные с помощью критерия Стьюдента (1).

2. Отражен уровень первичных (ацилгидроперекисей и диеновых коньюгатов) и вторичных (кетодиенов и сопряженных триенов) продуктов ПОЛ.

3. Уровень продуктов ПОЛ определялся в у.е. окислительного индекса, который рассчитывался как отношение оптических плотностей Е232/Е220 для первичных и Е278/Е220 для вторичных продуктов ПОЛ.

Напротив, повышение вторичных гептанрас-творимых продуктов ПОЛ началось с 3-х сут и продолжалось по 30-е сут гипокинетического воздействия. Увеличение содержания кетодиенов и сопряженных триенов, растворимых в гептане2, было зафиксировано в период с 15-х по 30-е сут гипокинетического воздействия в тимусе, на 39,30 % (р < 0,01).

Через 30 сут после действия хронического гипокинетического стресса в тимусе содержание первичных продуктов липопероксидации, растворимых в гептане1, сопровождалось нормализацией и увеличением содержания вторичных продуктов липопероксидации, растворимых в гептане2, на 44,4 % (р < 0,01).

Содержание первичных и вторичных изопро-панолрастворимых продуктов ПОЛ на всех сроках действия стресса в тимусе было повышенно, за исключением 3-х сут эксперимента, на которых было зафиксировано снижение на 2,5 %. Продукты ПОЛ, растворимые в изопропаноле2, на всех сроках воздействия были повышены. Увеличение их содержания было зарегистрировано в тимусе: на 10-е сут - на 21 % (р < 0,001); на 15-е сут - на 37 % (р < 0,001).

Тридцатые сутки действия стресса сопровождались повышенным содержанием первичных изо-пропанол1-растворимых продуктов ПОЛ в тимусе,

на 17 % (р < 0,05) и вторичных продуктов ПОЛ, растворимых в изопропаноле2, на 30 % (р < 0,01).

Результаты исследований содержания продуктов ПОЛ в разные сроки острого и хронического гипокинетического стресса отражают соотношение различных категорий продуктов липопероксидации в ткани тимуса, обуславливающих степень повреждения. Так, при действии 30-суточной гипокинезии на организм под действием глюкокор-тикоидов и катехоламинов активируются ферменты (липазы, фосфолипазы), которые повышают интенсивность процессов липидной пероксидации, носящих фазный характер. В первой фазе гипокинезии происходит снижение уровня первичных и вторичных молекулярных продуктов ПОЛ в тимусе: первичных гептанрастворимых продуктов ПОЛ, первичных изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ. Повышение содержания вторичных продуктов в ткани тимуса зафиксировано на 10, 15, 30-е сут действия гипокинезии.

Существенно отметить, что длительное ограничение двигательной активности рассматривается нами как фактор, способствующий «срыву» компенсаторно-адаптационных механизмов организма.

Полученные нами результаты согласуются с данными ранее выполненных исследований, в которых отражена ключевая роль перекисного окисления липидов в реализации стрессорных повреж-

2014, том 14, № 1

з1

Интегративная физиология

дений мембран клеток тимуса при различных факторах воздействия [7].

Антиоксиданты, к которым относятся супер-оксиддисмутаза, каталаза, церулоплазмин, находятся в крови и тканях, относятся к периферической стресс-лимитирующей системе. При стрессах, гипоксии, воспалении активируются свободнорадикальные реакции, которые находятся под контролем антиоксидантной системы [3, 8].

Полученные данные показывают, что при действии гипокинетического стресса на организм экспериментальных животных в ранней фазе (1-е-3-и сут) активность антиоксидантных ферментов в тимусе увеличилась соответственно: СОД - на 10,66 % (р < 0,001), - на 8 % (р < 0,01), каталаза -на 8,30 % (р < 0,01) и - на 6 % (р < 0,05) по сравнению с контрольными величинами. Показатели тканевого церулоплазмина с первых по третьи сутки гипокинетического воздействия также были увеличены. Через 5 сут эксперимента все антиок-сидантные ферменты в ткани тимуса снижались ниже контрольных значений.

Известно, что ферментативные антиоксиданты - супероксиддисмутаза и каталаза являются первым звеном внутриклеточной защиты от активных радикалов, что подтверждается результатами нашего исследования. В острой фазе стресса в тимусе эти ферменты повышались, а в фазу хронического стресса - снижались. Поэтому возникла необходимость провести коррекцию для активации стресс-лимитирующей системы в ткани тимуса. С этой целью мы осуществляли внутрибрю-шинное введение препарата церулоплазмина за сутки до опыта и дополнительно за один час до начала эксперимента в течение 3 сут.

Из анализа полученных данных следует, что при применении церулоплазмина наблюдалось повышение показателей активности антиокси-дантных ферментов, в тимусе через сутки активность СОД увеличилась на 14,46 % (р < 0,001), активность каталазы - на 16 % (р < 0,001).

Через 3 сут гипокинетического воздействия на фоне введения церулоплазмина активность ан-тиоксидантных ферментов была выше в тимусе: СОД увеличилась на 18,52 % (р < 0,001), активность каталазы - на 20 % (р < 0,001).

Через 15 суток действия стресса на организм экспериментальных животных на фоне коррекции церулоплазмином показатели активации антиок-сидантных ферментов оставались выше уровня контроля.

Тридцатые сутки действия хронического стресса при коррекции церулоплазмином характеризовались повышенным уровнем активности всех антиоксидантных ферментов в тимусе по сравнению с уровнем контроля. Следует отметить, что и показатели тканевого церулоплазмина также были выше контрольных значений.

Выводы. Введение препарата церулоплазмина в условиях хронического стресса способствовало активации антиоксидантов в ткани тимуса в период с 5-х по 30-е сут гипокинетического воздействия. Необходимо отметить, что максимальные значения активности исследуемых ферментов зафиксированы на 3-и-15-е сут на фоне введения церулоплазмина.

Литература

1. Барабой, В.А. Механизмы стресса и пере-кисное окисление липидов / В.А. Барабой // Успехи соврем. Биологии. - 1991. - № 111 (6). - С. 923-931.

2. Гуляева, Н.В. Ингибирование свободнорадикального окисления липидов в механизмах срочной и долговременной адаптации к стрессу / Н.В. Гуляева // Биологические науки. - 1989. -№ 14. - С. 467-478.

3. Зенков, Н.К. Окислительный стресс (биохимический и патофизиологический аспекты) /

Н.К. Зенков, В.З. Ланкен, Е.Б. Меньшикова. - М.: Наука, 2001. - С. 286-296.

4. Изменение антиокислительной активности в сыворотке крови при воспалительной патологии / И.А. Волчегорский, Е.И. Львовская, М.И. Глузмин и др. // Вопросы мед. химии. - 1998. - Т. 43, № 4. -С. 233-238.

5. Коваленко, Е.А. Гипокинезия / Е.А. Коваленко, Н.Н. Гуровский. - М.: Медицина, 1980. -320 с.

6. Колб, В.Г. Клиническая биохимия /В.Г. Колб,

B. С. Камышников. - Минск, 1976. - 150 с.

7. Меерсон, Ф.З. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М.: Медицина, 1988. -256 с.

8. Свободные радикалы в живых системах / Ю.А. Владимиров, О.А. Азизова, А.И. Деев и др. // Итоги науки и техники. Сер. «Биофизика». - М.: Наука, 1991. - 367 с.

9. Чевари, С. Роль СОД в окислительных процессах и метод определения ее в биологических материалах / С. Чевари // Лаб. дело. - 1985. - № 11. -

C. 678-680.

Латюшин Ян Витальевич, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии, Уральский государственный университет физической культуры (Челябинск), dokchel@mail.ru.

Павлова Вера Ивановна, доктор биологических наук, профессор кафедры теоретических основ физической культуры, Челябинский государственный педагогический университет, 8агауЫМ@С8ри.ги.

Камскова Юлиана Германовна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой теоретических основ физической культуры, Челябинский государственный педагогический университет, кат8коуа^@С8ри.ги.

Сарайкин Дмитрий Андреевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры теоретических основ физической культуры, Челябинский государственный педагогический университет, 5агаук1М@ cspu.ru.

Поступила в редакцию 11 января 2014 г

Bulletin of the South Ural State University Series “Education, Healthcare Service, Physical Education” _________________________________2014, vol. 14, no. 1, pp. 30-33

INFLUENCE OF CERULOPLASMIN ON DYNAMICS OF LIPID PEROXIDATION AND ON ANTIOXIDANT SYSTEM ACTIVITY IN THYMUS TISSUE AT HYPOKINETIC STRESS

Ya.V. Latyushin, Ural State University of Physical Culture, Chelyabinsk, Russian Federation, dokchel@mail.ru, V.I. Pavlova, Chelyabinsk State Pedagogical University, Chelyabinsk, Russian Federation, saraykind@cspu.ru, Yu.G. Kamskova, Chelyabinsk State Pedagogical University, Chelyabinsk, Russian Federation, kamskovaug@cspu.ru,

D.A. Saraykin, Chelyabinsk State Pedagogical University, Chelyabinsk, Russian Federation, saraykind@cspu.ru

Objective: to study influence of ceruloplasmin on dynamics of lipid peroxidation and on antioxidant enzyme activity in thymus tissue at hypokinetic stress. Hypokinetic stress was achieved by placing the animals into very tight cells for 1, 3, 5, 7, 10, 15, 30 days. In thymus tissue we assessed lipid peroxidation and antioxidant enzymes: superoxide dismutase and cata-lase. Ceruloplasmin “Immunoprepart” (Ufa) was administered intraperitoneally in the amount of 30 mg per 100 g of body weight 24 hours earlier the test and additionally an hour earlier the experiment during 3 days. Effect of longstanding hypokinetic stress on experimental animals (rats) resulted in activation of lipid peroxidation in thymus tissue. Preliminary administration of ceruloplasmin notably decreased lipid peroxidation and increased activation of antioxidant enzymes. Preliminary administration of antioxidant enzyme - ceruloplasmin - limited stress reaction at hypokinetic stress due to decrease in activation of lipid peroxidation and increase in activity of antioxidant enzymes.

Keywords: persistent stress, hypokinesia, lipid peroxidation, thymus, antioxidant enzymes, superoxide dismutase, catalase, ceruloplasmin.

References

1. Baraboy V.A. [Mechanisms of Stress and Lipid Peroxidation]. Uspekhi sovremennoy biologii [Advances in Modern Biology], 1991, no. 111 (6), pp. 923-931 (in Russian).

2. Gulyaeva N.V. [Inhibition of Free Radical Oxidation of Lipids in the Immediate and Long-term Mechanisms of Adaptation to Stress] Biologicheskie nauki [Biological Sciences], 1989, no. 14, pp. 467-478 (in Russian).

3. Zenkov N.K., Lanken V.Z., Men'shikova E.B., Okislitel’nyy stress (biokhimicheskiy i patofiziologicheskiy aspekty) [Oxidative Stress (Biochemical and Pathophysiological Aspects)]. Moscow, Science Publ., 2001, pp. 286-296.

4. Volchegorskiy I.A., L'vovskaya E.I., Gluzmin M.I. [Changing the Antioxidative Activity in the Blood Serum in Inflammatory Pathologies] Voprosy meditsinskoy khimii [Problems of Medical Chemistry], 1998, vol. 43, no. 4, pp. 233-238 (in Russian).

5. Kovalenko E.A., Gurovskiy N.N., Gipokineziya [Hypokinesia]. Moscow, Medicine Publ., 1980, 320 p.

6. Kolb V.G.,Kamyshnikov V.S. Klinicheskaya biokhimiya [Clinical Chemistry]. Minsk, Belarus Publ., 1976, 150 p.

7. Meerson F.Z., Pshennikova M.G. Adaptatsiya k stressornym situatsiyam i fizicheskim nagruzkam [Adaptation to the Stress and Physical Stress Situations]. Moscow. Medical Publ., 1988. 256 p.

8. Vladimirov Y.A., Azizova O.A., Deev A.I. [Free Radicals in Living Systems] Nauka [Science. Ser. Biophysics]. Moscow, 1991, 367 p. (in Russian).

9. Chevari S. [The Role of SOD in Oxidative Processes and the Method of its Determination in Biological Materials]. Laboratornoe delo [Laboratory Work], 1985, no. 11, pp. 678-680 (in Russian).

Received 11 January 2014

2014, том 14, № 1

33