Некоторые метаболические эффекты ингаляций синглетного кислорода при экспериментальной термической травме

А.А. Мартусевич

НЕКОТОРЫЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ИНГАЛЯЦИЙ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ТРАВМЕ

ФГАОУ ВО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского», Нижний Новгород, Россия

Целью работы являлся анализ особенностей влияния ингаляций синглетного кислорода на состояние процессов липопероксидации и антиоксидантную активность крови и легких животного при термической травме. Эксперимент выполнен на 30 крысах-самцах линии Вистар. Было сформировано 3 группы животных равной численности: интактная группа (n=10), включающая животных, которым не выполняли никаких манипуляций; и 2 экспериментальные группы (n=10 в каждой), животным из которых под наркозом была нанесена термоингаляционная травма. Животным контрольной группы проводилось местное лечение ожоговой раны препаратом «Левомеколь». Со вторых суток эксперимента животные 3-й группы получали ингаляции на аппарате «Aimergy» по 10 минут в течение 10 дней. Установлено, что в плазме крови и ткани легких крыс при моделировании термической травмы наблюдаются выраженные явления окислительного стресса. Дополнение местного лечения ожоговой болезни курсом ингаляций синглетного кислорода способствует купированию наблюдающегося дисбаланса про- и антиоксидантных систем.

Ключевые слова: синглетный кислород, ингаляции, липопероксидация, биохемилюминесценция, малоновый диальдегид

The aim of this work was the analysis of peculiarities of the influence of singlet oxygen inhalation on the state of lipid peroxidation and antioxidant activity the blood and lungs of animal with combined thermal injury. The experiment was performed on 30 male rats Wistar (body weight 200-250 g). It was formed 3 groups of animals of equal strength: intact group (n=10), including animals that did not perform any manipulation; and 2 experimental groups (n=10 in each), which had a combined thermoinsulation injury. Animals of the control group carried out local treatment of burn wounds drug "Levomekol". At the second day of the experiment animals of the 3rd group, in addition to drug ointment "Levomekol" received inhalation from apparatus of singlet-oxygen therapy "Aimergy" (Germany) for 10 minutes during 10 days. It is stated that in plasma and lung tissue of rats with combined thermal injury there is a pronounced signs of oxidative stress. 2. Supplement of local treatment of experimental burn disease by course of singlet oxygen inhalations contributes to relief (especially in the lung tissue) the observed imbalance of pro - and antioxidant systems.

Key words: singlet oxygen, inhalations, lipid peroxidation, biochemiluminescence, malonic dialdehyde

Известно, что термическая травма и развивающаяся в результате нее ожоговая болезнь затрагивают множество систем организма, влияя на различные биохимические процессы, в т.ч. состояние энергетического метаболизма, а также способствуя формированию выраженного окислительного стресса [4, 5]. При комбинированной термической травме, при которой контактный ожог сочетается с воздействием на легкие, целесообразным представляется применение ингаляционных технологий лечения. Однако ассортимент ингаляционных средств, оказывающих непосредственное влияние на окислительный метаболизм, не слишком широк и представлен практически только озонотерапией [2, 3]. В этом плане привлекает внимание синглетный кислород, способный генерироваться в биологических системах при некоторых условиях in vivo [3, 6]. В то же время эффекты синглетного кислорода, как и характер ответа организма на его введение, раскрыты недостаточно полно, причем имеющиеся сведения

получены преимущественно в клинических исследованиях [1, 3], что не позволяет говорить о молекулярно-клеточных механизмах, активируемых рассматриваемым соединением.

В связи с этим целью работы являлся анализ особенностей влияния ингаляций синглетного кислорода на состояние процессов липопероксидации и антиоксидантную активность крови и легких животного при комбинированной термической травме.

Материалы и методы. Эксперимент выполнен на 30 крысах-самцах линии Вистар (масса тела 200-250 г). Было сформировано 3 группы животных равной численности: интактная группа (п=10), включающая животных, которым не выполняли никаких манипуляций; и 2 экспериментальные группы (п=10 в каждой), животным из которыых под наркозом была нанесена комбинированная термоингаляционная травма [4]. Животным контрольной группы проводилось местное лечение ожоговой раны препаратом «Левомеколь». Со вторых суток эксперимента животные 3-й группы, помимо мазевого препарата «Левомеколь» получали ингаляции на аппарате для синглетно-кислородной терапии Л1гпег§у (Германия) по 10 минут в течение 10 дней. Для проведения ингаляций животных помещали в эксикатор, в котором осуществляли подачу и отведение газовых смесей. Из эксперимента крыс выводили на 11-е сутки эксперимента (после завершения полного курса лечения у крыс обеих основных групп) путем декапитации под комбинированным наркозом. В гомогенате легких и в плазме крови методом Бе2+-индуцированной биохемилюминесценции на аппарате БХЛ-06 определяли активность про- и антиоксидантных систем. В качестве оценочных параметров использовали светосумму биохемилюминесценции, рассматриваемую как критерий интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также тангенс угла наклона кинетической кривой хемилюминесценции ^ 2а), отождествляемый с суммарной активностью антиоксидантных систем (АОА). Уровень малонового диальдегида (МДА) в плазме крови и эритроцитах оценивали по методу В.Г. Сидоркина и И.А. Чулошниковой (1993). Активность супероксиддисмутазы (СОД) эритроцитов изучали по методу Т.В. Сироты (1999). Полученные данные были обработаны в программном пакете 81ай8йса 6.1.

Результаты. Установлено, что при экспериментальной термической травме в плазме крови крыс даже в условиях местного лечения мазью «Левомеколь» формируется выраженный окислительный стресс. Это проявляется в нарастании интенсивности процессов перекисного окисления липидов в биологической жидкости на 54% по сравнению с уровнем, характерным для здоровых животных (р<0,05). На этом фоне наблюдали выраженное снижение антиоксидантных резервов плазмы крови (до 57% от физиологических значений; р<0,05).

Проведение курса ингаляций синглетного кислорода, начатого на следующий день после нанесения животным травмы, способствует ограничению активности процессов липопероксидации, приводя на 11 -е сутки послеожогового периода к умеренному увеличению светосуммы хемилюминесценции (+33% по сравнению с уровнем, определенным для здоровых животных; р<0,05). При этом достигнутое значение параметра оказалось значимо ниже установленного для крыс, получавших только местное лечение ожоговых ран (р<0,05).

Также была произведена оценка других метаболических показателей, характеризующих состояние баланса про- и антиоксидантных систем крови - активности супероксиддисмутазы эритроцитов и концентрации малонового диальдегида в плазме крови и эритроцитах. Выявлено, что при использовании только местного лечения имеет место отчетливое ингибирование активности супероксиддисмутазы (на 38% относительно животных контрольной группы; р<0,05). Напротив, ингаляции синглетного кислорода оказывают стимулирующее действие на каталитические свойства указанного антиоксидантного фермента, причем их уровень превышает даже значения здоровых крыс на 10% (р<0,05).

Приведенные тенденции полностью подтверждает динамика концентрации маркерного метаболита процессов перекисного окисления липидов - малонового диальдегида. Установлено, что наблюдающее в плазме крыс с термической травмой нарастание уровня малонового диальдегида корректируется ингаляционным введением синглетного кислорода (+ 67% и 34% по отношению к норме соответственно; р<0,05). Аналогичные сдвиги концентрации метаболита зарегистрированы и для его эритроцитарного уровня.

Более наглядная динамика выявлена для гомогенатов легких животных контрольной и основных групп. Обнаружено, у крыс с термической травмой в случае применения только местного лечения (мазь «Леовмеколь») в ткани легких имеет место выраженная стимуляция процессов липопероксидации (нарастание светосуммы хемилюминесценции на 67% по сравнению с интактными животными; p<0,05) в сочетании с падением уровня антиоксидантной емкости (на 44%; p<0,05). Проведение курса ингаляций синглетного кислорода способствует купированию этих сдвигов, приводя практически к нормализации активности про- и антиоксидантной систем в ткани легких. В этом случае интенсивность перекисного окисления липидов составляет 107% от физиологических значений, демонстрируя отличия от них лишь на уровне тенденции (p<0,1). Также происходит оптимизация антиоксидантного потенциала гомогенатов легочной ткани животных, который достигает 98% от нормы. Аналогичная динамика была зарегистрирована для концентрации малонового диальдегида в плазме крови и эритроцитах, как и в отношении активности супероксиддисмутазы эритроцитов.

Обсуждение. Полученные нами результаты подтверждают формирование окислительного стресса, понимаемого как резкая активация процессов липопероксидации на фоне угнетения антиоксидантных резервов, не только в плазме крови, но и в других органах, в том числе в легких. При этом выраженность данных метаболических сдвигов в различных тканях оказывается сопоставимой. В свою очередь, наличие указанного дисбаланса обосновывает целесообразность его коррекции, которая может быть произведена с помощью ингаляций синглетно-кислородной газовой смеси, для которой показана способность стимулировать антиоксидантную емкость крови in vitro [3]. Этот метод лечения особенно актуален в связи с характером наносимой травмы, включающей термоингаляционное поражение. Выполненное экспериментальное исследование позволило установить, что применение подобного варианта ингаляционной терапии обеспечивает снижение интенсивности окислительного стресса в плазме крови, приводя к нормализации окислительного метаболизма в ткани легких, непосредственно соприкасающихся с газовым потоком, содержащим активные формы кислорода, в том числе синглетный кислород.

Выводы:

1. В плазме крови и ткани легких крыс при моделировании комбинированной термической травмы наблюдаются выраженные явления окислительного стресса.

2. Дополнение местного лечения экспериментальной ожоговой болезни курсом ингаляций синглетного кислорода способствует купированию (в легочной ткани -полноценному) наблюдающегося дисбаланса про- и антиоксидантных систем.

Список литературы:

1. Заворотная Р.М. Синглетный кислород при лечении ряда патологических процессов: физико-химические аспекты // Украинский ревматологический журнал. - 2002. -№1. - С. 35-37.

2. Казимирко В.К., Мальцев В.И., Бутылин В.Ю., Горобец Н.И. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная терапия. К.: Морион, 2004.

3. Мартусевич А.А., Перетягин С.П., Мартусевич А.К. Молекулярные и клеточные механизмы действия синглетного кислорода на биосистемы // Современные технологии в медицине. - 2012. - №2. - С. 128-134.

4. Мартусевич А.К., Перетягин С.П., Погодин И.Е. Метаболические аспекты ожогового эндотоксикоза // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2009. - №1. - С. 30-32.

5. Соловьева А.Г., Мартусевич А.К., Перетягин С.П., Диденко Н.В. Системный анализ метаболического профиля крови пациентов с термической травмой // Вестник РАМН. - 2014. -№1-2. - С. 22-25.

6. Davies M.J. Reactive species formed on proteins exposed to singlet oxygen // Photochem. Photobiol. Sci. - 2004. - №3. - С. 17-25.