Изменение энергетического обмена у животных на фоне введения комплексных соединений цинка (II) и N-ацетилцистеина

Cold climatic regime activates heat energy production and conservation, controlled by nervous and humoral systems. Preservation of the heat energy in organism is achieved through reflex capillary constriction and increased muscular activity (physical thermoregulation). Energy production is activated by hypophysis adrenal thyroid system (chemical thermoregulation). Therefore increase of oxygen demand, lung ventilation as well as cardiac contractility and blood pressure are inevitable [6,8]. The clear role of these adaptive processes is to sustain homeostatic stability of the organism in changing temperature conditions.

Conclusions. The obtained data let us emphasize that such a climatic factor as low ambient temperature has a significant influence on the functional characteristics of cardiovascular system of equatorial zone citizens. First of all the peculiarities of these changes depict the activation of cardiac metabolism. The range of these changes is limited by normal parameters and indicates the intensification of metabolism activation. These effects might be related to the adaptive trophic function of sympathetic part of vegetative nervous system and to the activation of hypothala-mus-hypophysis adrenal axis.

References

1. Frohlich E/ Hemodynamic differences between black patients and white patients with essential hypertension.// Hypertension. - 1990. - 15: 675-680.

2. Бартон А., Эдхолм О. Человек в условиях холода. М.: Из-во "Иностранная литература". -1967. - 236 с.

3. Барбараш Н. А. Периодическое действие холода и устойчивость организма // Успехи физиологических наук. - 1996. - № 4. - С. 116 - 132.

4. Гурин В. Н. Терморегуляция и симпатическая нервная система. Минск. Наука и техника. - 1989.- 231 с.

5. Казначеев В. П. Биосистема и адаптация. Новосибирск. -1973. - 345 с.

6. Руководство по физиологии "Экологическая физиология человека". М.: Наука. - 1979. - 705 с.

7. Физиология человека. М.: Медицина. - 2001. - 605 с.

8. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. М.: Мир. - 1996. - 877 с.

УДК 616-001.8:615.355

ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА У ЖИВОТНЫХ НА ФОНЕ ВВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЦИНКА (II) И 1Ч-АЦЕТИЛЦИСТЕИНА

А. В. Евсеев, В. А. Правдивцев, Д. В. Сосин, М. А. Евсеева, Л. А. Ковалёва, Н. М. Осипов

Смоленская государственная медицинская академия

На примере нового антигипоксанта П-901 показано, что защитное действие комплексных соединений Zn(II) и N-ацетилцистеина при развитии экзогенной острой гипоксии у мышей сопровождается выраженным уменьшением величины стандартного энергетического обмена. В опытах на крысах показано, что антигипоксический эффект указанных веществ обусловлен их способностью оказывать угнетающее влияние на процессы окисления биологических субстратов в митохондриях.

В комплексе мероприятий по выживанию в условиях дефицита кислорода, помимо средств индивидуальной защиты и предварительной гипоксической тренировки, используются лекарственные агенты, обладающие антигипоксическим действием [1,4]. Защитный эффект лекарственных веществ в условиях гипоксии нередко обусловлен изменением (как правило, понижением) энергетического статуса организма [7]. Ранее в опытах на мышах нами было показано, что вещества под шифром ^-901 и ^-1104, представляющее собой комплексные соединения 2п(П) и М-ацетилцистеина, при в/б введении в дозе 50 мг/кг повышают устойчивость животных к экзогенной острой гипоксии в 4-5 раз [2]. Антигипоксическое действие названных веществ сопровождалось существенным снижением ректальной температуры (на 7 - 8оС) что, вероятно, связано с уменьшением производства энергии в тканях [3].

Целью работы явилось: 1) изучение влияния нового антигипоксанта ^-901 (комплексное соединение 2п(П) и М-ацетилцистеина) на величину стандартного энергетического обмена (СтЭО) у мышей; 2) поиск возможных механизмов защитного действия веществ этой группы при экзогенной острой гипоксии.

Материалы и методы исследования. Опыты выполнены на 20 белых лабораторных мышах-самцах массой 20-25 г и 28 белых лабораторных крысах-самцах массой 150-180 г. Потребление кислорода мышами контрольной и опытной групп оценивали по методу Холдена [7], адаптированному нами для решения поставленной задачи. Полученные данные использовали для расчета СтЭО по Крогу. За 30 мин до измерения СтЭО мышам опытной группы в/б вводили л0-901 (50 мг/кг). У всех мышей измеряли ректальную температуру исходно и через 90 мин после введения л0-901. В ходе эксперимента у мышей непрерывно регистрировали ЭКГ с помощью оригинальных электродов и усилителя биопотенциалов, сопряженного с лабораторной ЭВМ. Процессы окислительного фосфорилирования в митохондриях головного мозга изучали по стандартной методике, описанной в работе А. Н. Шарова [6]. После декапитации из мозговой ткани методом дифференциального центрифугирования выделяли митохондрии, в которых полярографически с помощью закрытого электрода Кларка, определяли состояние окислительного фосфорилирования. В качестве субстрата окисления использовали глутамат натрия. По данным полярограммы рассчитывали скорость дыхания митохондрий в различных метаболический состояниях (У0 - скорость окисления субстрата, У3 - скорость фосфорилирующего окисления, У4 - скорость окисления после фосфорилирования), скорость разобщенного дыхания (Уднф). Также рассчитывали показатели, характеризующие сопряжение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях: дыхательный контроль по Ларди и Уэллману (ДКлу =У3/У0), дыхательный контроль по Чансу и Уильямсу (ДКЧУ =У3/У4), коэффициент АДФ/О, стимуляцию дыхания 2,4-динитрофенолом (ДНФ=Уднф/У4), скорость фосфорилирования добавки АДФ (АДФЛ). Скорости дыхания митохондрий выражали в наног-атомах О2 за 1мин в расчете на 1 мг белка митохондрий. АДФЛ выражали в нмолях АДФ за 1 мин на 1 мг белка. Полученные данные обрабатывали с помощью пакета 81а1181юа 6.0 с подсчетом критерия Стьюдента для непарных выборок. Данные считались достоверными при р <0.05.

Результаты и их обсуждение. Установлено, что величина СтЭО в контрольной группе мышей (п=10) составила в среднем 15132±146 ккал/сут, что согласуется с литературными данными [7,8]. Было показано, что интенсивность потребления кислорода подопытными животными (п=10) и уровень СтЭО существенно зависят от степени их фоновой моторной активности. Введение л0-901 сопровождалось снижением моторной активности животных, снижением их ректальной температуры на 5-7оС, а также достоверным уменьшением частоты следования ЭКГ-циклов с 712±36/мин до 425±28/мин (рис. 1).

Величина СтЭО достоверно понижалась. Через 90 мин после введения препарата животным СтЭО составлял величину порядка 5213±86 ккал/сут. Полученные результаты дали основание предположить, что механизм действия комплексных соединений 2п(П) и М-ацетилцистеина связан с переводом энергетического обмена мышей на более низкий уровень, что нашло подтверждение в наших опытах, выполненных на суспензии митохондрий головного мозга крыс.

Рис. 1. Изменение ЭКГ мыши (компьютерная регистрация) через 60 мин после в/б введения л0-901 (50 мг/кг). А - исходная ЭКГ, Б - ЭКГ после введения вещества.

Митохондрии, выделенные из ткани головного мозга крыс контрольной группы имели следующие показатели: скорости дыхания У0, У3, У4, Уднф соответственно равнялись - 22.07, 57.88, 25.72, 64.81 наног-атомов О2/мин/мг белка; дыхательный контроль - ДКду и ДКЧУ составили соответственно - 2.66 и 2.27, коэффициент АДФ/О - 1.64, скорость фосфорилирования АДФЛ - 87.16 нмоль/мин/мг белка, 2,4-динитрофенол увеличивал скорость окисления в 2.54 раза (рис. 2).

Чо Чднф

N 10 25 50 мг/кг

Рис. 2. Изменение скоростей дыхания (У0, У3, У4, Уднф) митохондрий через 60 мин после в/б введения вещества лР-901 в дозах 10, 25 и 50 мг/кг. По оси ординат - скорость дыхания митохондрий (в наног-атом кислорода/мин на 1 мг белка митохондрий). По оси абсцисс - доза ^-901, N - контроль.

После введения ^-901 в дозе 10 мг/кг начальная скорость окисления субстрата (У0) увеличилась на 24.83%. Тем не менее прочие показатели свидетельствовали об ослаблении энергетической функции митохондрий. Так, скорость окисления после фосфорилирования (У4) снизилась на 13.06%, скорость фосфори-лирующего (Уз) и разобщенного окисления (Уднф) снизились, соответственно, на 14.79 и 13.86% в сравнении с контролем. Сопряжение в дыхательной цепи ухудшилось, о чем свидетельствует снижение дыхательного контроля (ДКЛУ) на 32.71%, и скорости фосфорилирования добавки АДФ на 43.33%, что свидетельствует об ограничении образования АТФ в единицу времени.

При введении ^-901 в дозе 25 мг/кг дыхание митохондрий становилось слабее. Было отмечено снижение скорости окисления субстрата (У0) на 30.09%, скорости фосфорилирующего окисления (У3) - на 37.66%, скорости окисления после фосфорилирования (У4) - на 25.8%, скорости разобщенного окисления (Уднф) -на 37.39%. Нарушения сопряжения в дыхательной цепи прогрессировали. Образование АТФ в единицу времени снизилось на 73.3%.

При введении вещества в дозе в дозе 50 мг/кг начальная скорость окисления субстрата (У0) уменьшилась на 36.42%, скорость фосфорилирующего окисления (У3) - на 48.15%, скорость окисление после фосфорилирования (У4) - на 32.46%, скорость разобщенного окисления (Уднф) - на 43.94%.

Снижение скорости окисления в митохондриях можно расценивать как следствие подавления активности ферментов дыхательной цепи [5,6,8]. Угнетение Уднф свидетельствует об уменьшении резервных возможностей дыхательной цепи митохондрий, а выраженное нарушение процессов сопряжения позволяет предположить наличие повреждений в дыхательной цепи и мембранах митохондрий.

Выводы. 1) Антигипоксический эффект комплексного соединения 2п(П) и ^ацетилцистеина ^-901 реализуется путём обратимого угнетения энергетического обмена, уменьшающего потребность животных в кислороде и обеспечивающего возможность их пролонгированного пребывания в условиях острой экзогенной гипоксии. 2) Защитный эффект комплексных соединений 2п(П) и ^ацетилцистеина при развитии острой экзогенной гипоксии тесно связан со способностью веществ данной группы оказывать угнетающее влияние на процессы окисления биологических субстратов в митохондриях.

Литература

1. Васильев П. В., Глод Г. Д., Сытник С. И. Фармакологические средства стимуляции работоспособности лётного состава при напряжённой деятельности //Воен. мед. журн. - 1992. - №8 - С. 45 - 47.

2. Евсеев А. В. Изучение антигипоксического действия нового химического соединения из группы физиологически совместимых антиоксидантов // Патофизиология и современная медицина. Тез. докл. II международной конференции - М.- Изд-во РУДН. - 2004. - С. 134-135.

3. Евсеев А. В. Парфенов Э. А., Евсеева М.А., Яснецов С. А., Осипов Н. М. Температурный баланс мышей при введении новых комплексных соединений цинка(11) с Б-содержащим лигандом и меди (II) с никотиновой кислотой // Вестник Смоленской медицинской академии. Мед.-биол. вып. - Смоленск: Изд-во СГМА - 2003. - №4 - С. 28 - 30.

4. Новиков В. С., Шустов Е. Б., Гаранчук В. В. Коррекция функциональных состояний при экстремальных воздействиях. - С-Пб.: Наука, 1998. - 544 с.

5. Хватова Е. М., Шуматова Е. Н., Миронова Г. В. и др. Сравнительная оценка влияния некоторых регуляторных факторов на энергетическую функцию митохондрий мозга //Митохондрии. Транспорт электронов и преобразование энергии. - М. - 1976. - С. 182-189.

6. Шаров А. Н. Состояние энергетического обмена в тканях головного мозга при воздействии на организм высокой температуры и введении в этих условиях ионола и углекислого газа: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Смоленск, 1984.

7. Prosser C. L., Brown F. A. Comparative animal physiology //Philadelphia, London. - 1962. - p. 632.

8. Sutton L. N., Welsh F., Bruce D. E. Bioenergetics of acute vasogenic edema //J. Neurosurg. - 1980. - V. 53. - P. 470 - 476.

УДК 616.127-005.8-073.48

ДИНАМИКА АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЭНДОТЕЛИЙ-ЗАВИСИМОЙ ВАЗОДИЛАТАЦИИ У БОЛЬНЫХ В РАЗНЫЕ СРОКИ ИНФАРКТА МИОКАРДА В. С. Рафеенкова

Смоленская государственная медицинская академия

Эндотелиальная дисфункция является ключевым звеном в формировании единого сердечно-сосудистого континуума. В динамике проанализировано состояние эндотелий-зависимой вазодилатации - основного показателя вазомоторной функции эндотелия, проведена оценка характера и степени атеросклеротиче-ского поражения периферических артерий у больных инфарктом миокарда.

Инфаркт миокарда - заболевание, механизмом развития которого является атеросклероз коронарных сосудов с повреждением атеросклеротической бляшки (АСБ) и последующим тромбозом артерий [1, 3, 5, 8]. Исследования последних лет показали, что ключевую роль в патогенезе атеросклероза (АС), артериальной гипертонии (АГ) и ишемической болезни сердца (ИБС) играет эндотелиальная дисфункция (ЭД), характеризующаяся нарушением регуляции сосудистого тонуса [3, 6, 7, 8]. При этом ЭД проявляет себя либо в виде спазма артерии, либо в виде отсутствия реакции в ответ на воздействие физиологических или фармакологических стимулов, тогда как нормальные сосуды реагируют дилатацией. Такая патологическая реакция эндотелия является начальным этапом развития АС с вовлечением не только крупных артерий, но и сосудов микроциркуляторного русла. Отмечено, что на ранних стадиях атеросклеротического процесса происходит утолщение слоев сосудистой стенки, предшествующее формированию атеромы [1, 2, 4]. Количественный показатель, рассчитанный при суммировании ряда послойных измерений сосудистой стенки и, по данным ряда авторов [1, 2, 4, 8], отражающий прогрессирование АС, получил название intima-media thickness (толщина комплекса интима-медиа - ТКИМ). Увеличение данного показателя более 1,0 мм расценивается как начальный АС в данной сосудистой области.

В настоящее время появилась возможность прижизненного неинвазивного исследования стенки сосуда -определения толщины и рельефа КИМ, выявления АСБ - в различных сосудистых бассейнах [1,2,4]. Метод исследования сосудов с использованием ультразвука высокого разрешения (УЗВР) получил название ультразвукового дуплексного сканирования (УДС). Метод позволяет проводить исследование периферических артерий в трех режимах - В-модальном, цветовом и допплеровском. УДС дает возможность не только оценить состояние КИМ, но также выявить и охарактеризовать АСБ, оценить кровоток в артериях.

Значительным прогрессом стала возможность неинвазивного определения состояния эндотелия периферических сосудов. Методика изучения функции эндотелия с помощью УЗВР предложена D.S. Celermajer c со-авт. в 1992г [6]. В качестве модели чаще используется плечевая артерия. В ходе исследования рассчитывается эндотелий-зависимая вазодилатация (ЭЗВД) - количественный показатель, характеризующий вазомоторную функцию эндотелия. Нормальной считается ЭЗВД не менее 8-10% [6,8].

Цель исследования: изучить эндотелий-зависимую вазодилатацию и характер атеросклеротического поражения периферических артерий у больных инфарктом миокарда (ИМ) в динамике (в остром и постинфарктном периоде).

Материалы и методы. Обследовано 100 мужчин с острым ИМ в возрасте от 29 до 60 лет (средний возраст 49,753±0,724 лет). Диагноз ИМ у всех больных был установлен впервые и подтвержден клинически (у 90% развился типичный ангинозный приступ), лабораторными данными (лейкоцитоз, ускорение СОЭ, повышение уровня МВ-фракции КФК, ЛДГ, ЛДГ-1, АСТ, АЛТ) и инструментальными методами (характерные из-