Динамика антиоксидантных ферментов в костном мозге животных на фоне коррекции церулоплазмином при действии эмоционально-болевого и гипокинетического стресса

УДК 591.1 ББК 28.913

Латюшин Ян Витальевич

кандидат психологических наук, доцент г. Челябинск Павлова Вера Ивановна доктор биологических наук, профессор г. Челябинск Мамылина Наталья Владимировна кандидат биологических наук, доцент г. Челябинск Latyushin Yan Vitalyevich Candidate of Psychology,

Assistant Professor Chelyabinsk Pavlova Vera Ivanovna Doctor of Biology,

Professor Chelyabinsk Mamylina Natalya Vladimirovna Candidate of Biology,

Assistant Professor Chelyabinsk

Динамика антиоксидантных ферментов в костном мозге животных на фоне коррекции церулоплазмином при действии эмоциональноболевого и гипокинетического стресса Antioxidant Enzymes Dynamics in the Bone Marrow of Animals Against the Background of the Correction of Ceruloplasmin by the Action of Emotional-Painful and Hypokinetic Stress В работе изучена динамика антиоксидантных ферментов (супероксиддис-мутазы, каталазы, церулоплазмина) в костном мозге при действии эмоционально-болевого и острого, хронического гипокинетического стрессора на организм животных на фоне коррекции церулоплазмином.

We studied the dynamics of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, cata-lase, and ceruloplasmin) in the bone marrow under the influence of emotional-painful and acute and chronic hypokinetic stressor on the body of animals on the background of ceruloplasmin correction.

Ключевые слова: эмоционально-болевой стресс, гипокинезия, антиокси-дантные ферменты, супероксиддисмутаза, каталаза, церулоплазмин.

Key words: emotional-painful stress, hypokinesia, antioxidant enzymes, superoxide dismutase, catalase, ceruloplasmin.

При формировании адаптационных защитных эффектов при стрессах большая роль принадлежит системе антиоксидантов.

Перекисное окисление липидов опосредует тканевые повреждения вне зависимости от качества повреждающего агента и является универсальным механизмом патологии клеточной мембраны (3,4,5,8,11).

В исследованиях В.И.Павловой, Ю.Г.Камсковой, Н.В.Мамылиной, Я.В.Латюшина установлена ключевая роль перекисного окисления липидов (ПОЛ) в реализации стрессорных повреждений мембран клеток костного мозга при эмоционально-болевом стрессе (ЭБС) и гипокинезии (ГК), что создает предпосылки для исследования возможности защитного действия антиоксидан-тов(3,4,5,8,11).

Известно что, ферментативные антиоксиданты - супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза являются первым звеном внутриклеточной защиты от активных кислородных соединений.

Вместе с тем о значительной роли антиоксидантов при стрессорных воздействиях в костном мозге изучено недостаточно.

Целью данной работы является изучение активности антиоксидантных ферментов (СОД, каталазы), гуморального белкового антиоксиданта-церулоплазмина (ЦП) в гомогенате костного мозга при действии эмоционально болевого стресса (ЭБС) и острого и хронического гипокинетического стрессора на фоне коррекции их церулоплазмином.

Материалы и методы исследования: эксперименты выполнены на 60 крысах (в каждой группе по 8 животных) самцах линии Вистар массой 190200г. Все животные содержались в общепринятых условиях и стандартной диете. В опыты отбирались только здоровые животные, прошедшие двух недельный карантин в условиях вивария. Острый стресс воспроизводили у крыс линии Вистар по ранее описанной методике (2) в форме так называемого невроза тревоги, продолжающегося 1 и 5 часов. Гипокинезию моделировали путем помещения животных в клетки-пеналы из органического стекла, соответствующие размером животного, на 1, 3, 7, 15, 30 сутки. Контрольных животных содержа-

ли в обычных клетках (6) После завершения стрессирования животных забивали под лёгким эфирным наркозом.

Активность супероксиддисмутазы (СОД) (К. Ф.1.15.1.1) определяли на основании измерения скорости реакции восстановления нитротетразолия синего в присутствии НАДН и феназинметасульфата при неферментативном образовании супероксидного радикала (14). Определение активности каталазы (К.Ф.1.11.1.6.) (7). Определение церулоплазмина (ЦП) в костном мозг проводили по модифицированному методу Ревина (7).

Статистическую обработку результатов исследования проводили с вычислением ^критерия Стъюдента при помощи компьютерной программы «Statis-tica 7», с определением M-выборочное среднее, m-ошибка среднего и p-достигнутый уровень значимости.

Результаты и обсуждение:

Выявленные ранее нами уровень ферментемии и активация ПОЛ в различных органах и тканях доказывают повреждающее действие острого и хронического эмоционально-болевого стресса и гипокинезии на организм животных (3,4,5,8,11).

Мы предполагаем, что костный мозг обладает мощной антиоксидантной системой, обеспечивающей незначительное повреждение мембранных структур его клеток и изменение их метаболизма. В связи с этим мы изучили влияние ЭБС и ГК на содержание антиоксидантов в ткани костного мозга крыс, результаты представлены на рис. 1,2.

Рис.1 Влияние эмоционально-болевого стресса на содержание антиоксидантов в ткани костного мозга крыс на фоне коррекции церулоплазмином.

Примечание:

Достоверность отличий от соответствующего контроля: * - р<0,05; ** - р<0,01; ***-р<0,001.

1 - ЭБС 1 час + ЦП; 2 - ЭБС 5 часов + ЦП; 3 - ЭБС 1 час + 1 час восстановление + ЦП; 4 - ЭБС 5 часов + 1 час восстановление + ЦП; 5 - ЭБС 5 часов + 1 сутки восстановление + ЦП, 6 - ЭБС 5 часов + 2 суток восстановление + ЦП.

Из данных, представленных на рис. 1 следует, что при одночасовом ЭБС на фоне коррекции ЦП активность ферментов АО защиты по сравнению с одночасовым ЭБС увеличилась: СОД - на 3,5 (р<0,05); каталазы - на 4,8%; ЦП -на 8,5% (р<0,01).

Через час после одночасового ЭБС на фоне коррекции ЦП активность ферментов АО защиты по сравнению с одночасовым ЭБС и часа после него увеличилась: СОД - на 2,9%; каталаза - на 4,6% (р<0,05); ЦП - на 8,0%(р<0,01).

После пятичасовой ЭБС на фоне коррекции ЦП активность ферментов АО защиты по сравнению с пятичасовым ЭБС увеличилась: СОД - на 2,7%; каталазы - на 3,7%(р<0,05); ЦП - на 6,8%(р<0,05).

Через час после пятичасового ЭБС на фоне корреляции ЦП активность ферментов АО защиты по сравнению с пятичасовым ЭБС и часа после него

увеличилась: СОД - 2,7%(р<0,05); каталазы - на 3,9%(р<0,05); ЦП - на 7,3%(р<0,05).

Через сутки после пятичасового ЭБС на фоне коррекции ЦП активность ферментов АО защиты по сравнению с пятичасовым ЭБС и суток после него увеличилась: СОД - на 4,4%(р<0,05); каталазы - на 4,9%(р<0,01); ЦП - на 11,6%(р<0,001).

Через двое суток после пятичасового ЭБС на фоне коррекции ЦП активность ферментов АО защиты по сравнению с пятичасовым ЭБС и двух суток после него увеличилась: СОД - на 7,8%(р<0,01); каталазы - на 8,7%(р<0,001); ЦП - на 15,9% (р< 0,001).

115 * ** * ** * * *

110 * * * *

% 105 '— 1

100

95

1 2 3 4 5

СОД  каталаза  церулоплазмин

Рис.2 Динамика антиоксидантных ферментов в ткани костного мозга при действии острого и хронического стресса на фоне коррекции церулоплазмина

Примечание:

Достоверность отличий от соответствующего контроля: * - р<0,05; ** - р<0,01; ***-р<0,001.

1 - ГК + ЦП; 2 - ГКз + ЦП; 3 - ГК + ЦП; 4 - ГК15 + ЦП; 5 - ГК30 + ЦП.

Динамика АО ферментов в ткани костного мозга при действии гипокинетического стрессора на фоне коррекции ЦП представлена на рис. 2. Из данных диаграммы рис.2 следует, что после суточной гипокинезии наблюдается повышение активности АО ферментов: СОД - на 3%; каталазы - на 4%(р< 0,05); ЦП

- на 2%. Через трое суток действия гипокинетического стрессора при введении ЦП активация АО ферментов была значительно выше: СОД - на 10%(р< 0,05); каталазы - на 12%(р< 0,01); ЦП - на 15%(р< 0,001). Через 7 суток действия ГК на организм животного и коррекции его ЦП также зафиксирована активация антиоксидантов в ткани костного мозга: СОД - на 9% (р< 0,05); каталазы - на 10%(р< 0,01); содержание ЦП - на 13%(р< 0,01).

Через 15 суток действия ГК на фоне коррекции ЦП активность антиоксидантных ферментов оставалась повышенной: СОД - на 6,5%; каталазы - на 3%; ЦП - на 11%(р< 0,01).

30-ые сутки действия хронического гипокинетического стрессора на фоне коррекции ЦП характеризовались активностью всех АО ферментов: СОД - на 7,5% (р< 0,05); каталазы - на 3%; ЦП - на 6% (р< 0,01).

Таким образом, введение дополнительного антиоксиданта церулоплазмина при действии ЭБС и ГК предотвратило угнетение антиоксидантов в ткани костного мозга. Необходимо отметить, что высокая активность антиоксидантных ферментов зафиксирована на ГК3 - ГК15 суток действия хронического стрессора, а также через 1-2 суток после ЭБС на фоне коррекции стрессорных нарушений у экспериментальных животных в ткани костного мозга.

Благодаря равновесию между ферментативными и неферментативными системами генерации активных форм кислорода, с одной стороны, и системами их элиминации, с другой стороны, обеспечивается свободнорадикальный гомеостаз клеток и тканей. При возникновении неустойчивости в этом равновесии наблюдается, как правило, развитие окислительного стресса и патологических состояний в организме (12,13). Известно, что окислительный стресс опосредует разнообразные повреждения многих внутренних органов при стрессе, в том числе костного мозга.

Благодаря равновесию между ферментативными и неферментативными системами генерации активных форм кислорода, с одной стороны, и системами их элиминации, с другой стороны, обеспечивается свободнорадикальный гомеостаз клеток и тканей. При возникновении неустойчивости в этом рав-

новесии наблюдается, как правило, развитие окислительного стресса и патологических состояний в организме (12,13). Известно, что окислительный стресс опосредует разнообразные повреждения многих внутренних органов при стрессе, в том числе костного мозга.

В соответствии с концепцией Ф.З.Меерсона при всем многообразии стресс-ответов на уровне отдельных клеток и организма в целом главной эволюционной задачей, на решение которой они направлены, является повышение устойчивости организма к действующему фактору, или развитие адаптации. Формирование защитных эффектов адаптации обеспечивается активацией генетического аппарата и изменением метаболизма клеток, а также изменением функционирования практически всех основных систем организма. Поэтому очевидно, что в механизме адаптации наиболее важную роль играют универсальные факторы регуляции физиологических, биохимических систем и экспрессии генов (9,10).

Библиографический список

1. Болдырев, А. А. Роль активных форм кислорода в жизнедеятельности нейрона / А. А. Болдырев // Успехи физиологических наук. - 2003. Т.34. - №3. - С.21-34.

2. Desiderata O., Mac Kinnon J.R., Hisson H. - J. Comp. physiol. Psychol., 1974, V.-87, p.208.

3. Латюшин, Я.В. Влияние хронического стресса на динамику перекисного окисления липидов в ткани костного мозга / Я.В. Латюшин // Вестник ЧГПУ. - 2008. - №9. - С.271-277.

4. Камскова, Ю.Г. Изменения антиоксидантного статуса и уровня ПОЛ в крови и печени в динамике 30-суточной гипокинезии // Бюллетень экспериментальной биологии.

5. Камскова, Ю.Г. Состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантных ферментов при 30-ти суточной гипокинезии / Ю.Г. Камскова, В.И. Павлова, Е.А. Устинова,

Е.Г. Цапов // Вестник ЮУрГУ - 2003. - №5(б). - С. 149-151.

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

7. Колб, В.Г. Клиническая биохимия / В.Г. Колб, В.С. Камышников. - Минск, 1976. -

150с.

8. Мамылина, Н.В. Показатели перекисного окисления липидов в костном мозге животных при действии эмоционально-болевого стресса / Н.В. Мамылина // Вестник ЧГПУ. -2009. - №1. - С.298-305.

9. Меерсон, Ф.З. Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца / Ф.З. Меерсон, И.Ю. Малышев. - М.: Наука, 1993. - 159с.

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

11. Павлова, В.И. Изучение динамики костномозгового кроветворения в результате действия длительно эмоционального стресса / В. И. Павлова, Ю. Г. Камскова, Н. В. Мамылина // Тезисы XVII съезда физиологов.

12. Сазонтова, Т.Г. Значение баланса прооксидантов и антиоксидантов- равнозначных участников метаболизма / Т.Г. Сазонтова, Ю.В. Архипенко // Патол.физиол. -2007. -№3. -С.2-18

13. Сазонтова, Т.Г. Индукция HSPs и ферментов антиоксидантной защиты при активации свободнорадикального окисления на ранних этапах гипокинезии / Т.Г. Сазонтова, Н.А. Анчишкина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2007. - T.143. - №4. -С.378-382.

14. Чевари, С. Роль СОД в окислительных процессах и метод определения ее в биологических материалах // Лабораторное дело. - 1985. - №11. - С.678-680.

Bibliography

1. Boldyrev, A.A. Role of Reactive Oxygen Species in the Life of the Neuron / A.A. Boldyrev // Success of Physiological Sciences. - 2003. - V.34. - № 3. - P. 21-34.

2. Chevari, S. The Role of SOD in Oxidative Processes and Method of Its Determination in Biological Materials / S. Chevari // Laboratory Work. - 1985. - № 11. - P. 678-680.

3. Desiderato O., Mac Kinnon J.R., Hisson H. - J. Comp. Physiol. Psychol., 1974, V. 87. - P.

208.

4. Latyushin, Ya.V. Chronic Stress Influence on the Dynamics of Lipid Peroxidation in Bone Marrow Tissues / Ya.V. Latyushin / / Herald of CSPU. - 2008. - № 9. - P. 271-277.

5. Kamskova, Yu.G. Changes in Antioxidant Status and Lipid Peroxidation Levels in the Blood and Liver in the Dynamics of 30-Day Hypokinesia // Bulletin of Experimental Biology.

6. Kamskova, Yu.G. Status of Lipid Peroxidation and Antioxidant Enzymes in the 30-day Hypokinesia / Yu.G. Kamskova, V.I. Pavlova, E.A. Ustinova, E.G. Tsapov // Herald of SUSU -2003. - № 5 (b). - P. 149-151.

7. Kovalenko, E.A. Hypokinesia / E.A. Kovalenko, N.N. Gurovsky. - M.: Medicine. - 1980.

- 320 p.

8. Kolb, V.G. Clinical Biochemistry / V.G. Kolb, V.S. Kamyshnikov. - Minsk, 1976. -

150p.

9. Mamylina, N.V. Indicators of Lipid Peroxidation in Bone Marrow of Animals Under the Influence of Emotional-Painful Stress / N.V. Mamylina / / Herald of CSPU. - 2009. - № 1. - P. 298-305.

10. Meerson, F.Z. Adaptive Stabilization Phenomenon of Structures and Heart Protection /

F.Z. Meerson, I.Yu. Malyshev. - M.: Science, 1993. - 159 p.

11. Meerson, F.Z. Adaptation to the Stress Situations and Physical Strain / F.Z. Meerson, M.G. Pshennikova. - M.: Medicine, 1988. - 256 p.

12. Pavlov, V.I. A study of Medullary Hematopoiesis as a Result of Prolonged Emotional Stress / V.I. Pavlova, Yu.G. Kamskova, N.V. Mamylina: Proceedings of XVII Congress of Physiologists.

13. Sazontova, ^G. Balance Siguificance of Prooxidizers and Antioxidants as Equivalent Participants of Metabolism / T.G.Sazontova, Yu.V. Arkhipenko // Pathophysiology. -2007. - № 3. -P. 2-18

14. Sazontova, T.G. Induction of HSPs and Antioxidant Enzyme in the Activation of Free-Radical Oxidation in the Early Stages of Hypokinesia / T.G. Sazontova, N.A. Anchishkina // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. - 2007. - V.143. - № 4. - P.378-382.