Сравнительный анализ действия газообразного и растворенного озона на состояние про- и антиоксидантных систем крови in vitro

А.Г. Соловьева, С.П. Перетягин, А.А. Мартусевич, А.К. Мартусевич СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЕЙСТВИЯ ГАЗООБРАЗНОГО И РАСТВОРЕННОГО ОЗОНА НА СОСТОЯНИЕ ПРО- И АНТИОКСИДАНТНЫХ СИСТЕМ КРОВИ IN VITRO

Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр

Минздрава России, Нижний Новгород, Россия Мартусевич Андрей Кимович - е-mail: cryst-mart@yandex.ru

Резюме: Целью данного исследования явилась оценка влияния различных вариантов озонирования крови на баланс про- и антиоксидантных систем. Эксперименты проведены на цельной консервированной крови 10 здоровых доноров. Образцы крови барботировали кислородно-озоновой смесью, либо в них вводили физиологический раствор (насыщающая концентрация озона составляла 3000, 10000 и 40000 мкг/л). В плазме крови определяли концентрацию малонового диальдегида, интенсивность перекисного окисления липидов и общую антиоксидантную активность. Выявлена положительная динамика показателей биохемилюминесценции и концентрации малонового диальдегида плазмы при действии низких и средних доз растворенного озона. Газообразный озон обеспечивает дозозависимое истощение антиоксидантных резервов биологической жидкости вплоть до развития явлений окислительного стресса.

Summary: The aim of this paper is estimation of influence of different variants of blood ozonation on balance of pro- and antioxidant systems. Blood samples were sparged with ozone-oxygen mixture or injected by ozonized sodium chloride solution (ozone concentration in caz 3000, 10000 and 40000 mcg/l for both variants). In all blood samples level of malonic aldehyde, intensity of lipid peroxidation were estimated. Positive dynamics of this parameters was fixed under low and middle doses of soluted ozone. Gaseous ozone causes dose-dependent reduction of antioxidant reserves of biological fluid (oxidative stress formation at use of high ozone dose).

Активное применение озонотерапии в медицине выводит на первый план вопросы ее биобезопасности и потенциальных токсических эффектов высоких доз соединения [2]. В то же время проблема определения «пороговой» и «высокой» дозы озона остается не решенной не только для организма человека и животных, но и для биосистем in vitro [2-4]. С учетом того, что основной «точкой приложения» эффектов озона и других активных форм кислорода являются процессы липопероксидации [1], целью данного исследования служила оценка влияния различных вариантов озонирования крови на баланс про- и антиоксидантных систем в ней.

Материал и методы исследования

Нами проведена серия экспериментов (п=10), направленных на изучение действия озона в форме кислородно-озоновой газовой смеси и озонированного физиологического раствора (ОФР) на изолированную кровь человека. Для каждого эксперимента кровь делили на 7 равных порций (по 5 мл.), первая из которых являлась контрольной (на нее не оказывали никаких воздействий). В последующие 3 порции вводили по 0,5 мл физиологического раствора с насыщающей концентрацией озона 3000, 10000 и 40000 мкг/л соответственно (доза озона - 0,3; 1 и 4 мкг соответственно). Остальные 3 порции барботировали кислородно-озоновой смесью (концентрации озона в газовой фазе - 3000, 10000 и 40000 мкг/л соответственно) в течение 5 минут (доза озона - 300; 1000 и 4000 мкг соответственно). Экспозиция после воздействий составляла 3 минуты.

Оценивали интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) по светосумме хемилюминесценции и общую антиоксидантную активность (АОА) в плазме крови методом Fe-индуцированной биохемилюминесценции на аппарате БХЛ-06. Концентрацию малонового диальдегида (МДА) в плазме крови определяли по методу M. Mihara et а1. (1980) с использованием набора реактивов «ТБК-агат».

Результаты обрабатывали с использованием программы Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение

Установлено, что кислородно-озоновая смесь и озонированный физиологический раствор дозозависимо, но нелинейно изменяют состояние про- и антиоксидантных систем крови (рис. 1).

160 140

ПОЛ АОА

ОФР 3000 мкг/л

ОФР 10000 мкг/л

ОФР 40000 мкг/л

О3 газ 3000 мкг/л

О3 газ 10000 мкг/л  О3 газ 40000 мкг/л

Рис. 1. Интенсивность липопероксидации и общая антиоксидантная активность плазмы крови при действии газообразного и растворенного озона

Выявлено, что воздействие на образцы крови озонированного физиологического раствора с насыщающей концентрацией озона 3000 и 10000 мкг/л вызывает умеренную интенсификацию липопероксидации (на 23 и 19,6% относительно интактного уровня) в сочетании с превалирующим увеличением

антиоксидантных резервов (на 27,3 и 49,1% соответственно). При дальнейшем увеличении дозы озона (до 40000 мкг/л в газовой фазе) регистрировали отсутствие значимых изменений обоих рассматриваемых показателей.

140

120

100

80

ОФР 3000 мкг/л

ОФР 10000 м кг/л

ОФР 40000 м кг/л

О3 газ 3000 м кг/л

О3 газ 10000 мкг/л

О3 газ 40000 мкг/л

160

60

40

20

0

Рис. 2. Уровень малонового диальдегида плазмы крови при действии газообразного и растворенного озона (по отношению к контрольному образцу,

принятому за 100%)

Напротив, при прямом барботаже крови кислородно-озоновой смесью динамика светосуммы хемилюминесценции и общей антиоксидантной активности плазмы была более негативной (рис. 1). Так, на фоне умеренного нарастания активности перекисного окисления липидов плазмы крови, не зависящего от дозы соединения и колеблющегося в пределах 15-20% относительно контрольного образца, отмечали четкую тенденцию к дозозависимому падению общей антиоксидантной активности биологической жидкости. При этом применение минимальной из изучаемых доз озона (3000 мкг/л) не изменяло уровень параметра по сравнению с интактным образцом, а дальнейшее нарастание концентрации соединения приводило к его снижению на 13,1 и 28% соответственно.

Приведенные сдвиги процессов липопероксидации нашли подтверждение и в динамике уровня малонового диальдегида в плазме крови (рис. 2).

Показано, что все использованные дозы озона, содержащиеся в физиологическом растворе, способствуют снижению концентрации малонового диальдегида (на 10-20%; p<0,05). В то же время газообразная кислородно-озоновая смесь вызывает принципиально иные сдвиги концентрации МДА: 3000 и 10000 мкг/л озона приводят к значимым изменениям показателя, тогда как максимальная из примененных доз (40000 мкг/л) обеспечивает его выраженное нарастание (на 35,1% относительно интактного образца; p<0,05), что четко сопоставляется с наличием БХЛ-признаков окислительного стресса.

Заключение

Таким образом, ответ процессов липопероксидации крови на газообразный и растворенный озон существенно отличается, причем более позитивной следует признать динамику показателей биохемилюминесценции и концентрации малонового диальдегида плазмы при действии низких и средних доз

растворенного озона. Газообразный озон обеспечивает дозозависимое истощение антиоксидантных резервов биологической жидкости вплоть до развития явлений окислительного стресса.

Литература:

1. Меньшикова Е.Б. с соавт. Окислительный стресс: патологические состояния и заболевания. Новосибирск: АРТА. 2008.

2. McClellan R.O. et al. Critical considerations in evaluating scientific evidence of health effects of ambient ozone: a conference report // Inhal. Toxicol. - 2009. - Vol. 21, Suppl 2. - P. 1-36.

3. Mustafa M.G. Biochemical basis of ozone toxicity // Free Radic. Biol. Med. -1990. -Vol. 9, N3. - P. 245-265.

4. Peretyagin S.P., Martusevich A.K., Solovyeva A.G. et al. Enzymological evaluation of hepatotropic effect of ozone in a subchronic experiment // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. - 2013. - Vol. 154, Iss. 6. - P. 789-791.