Ранние метаболические изменения в скелетных мышцах мышей при антиортостатической нагрузке

Заключение. Нами показано, что содержание уро-новых кислот накапливается с возрастом мужчин и женщин. Это происходит из-за увеличения гликозаминогли-кановых агрегатов, связанных с коллагеном. В свою очередь содержание ГА не изменяется с возрастом, однако увеличивается сульфатированность ГАГ. Такие изменения приводят к изменению состава кости у пожилых людей и, как следствие, изменяются ее прочностные характеристики.

Список литературы

1. Балаба Т.Я. Исследование обмена углеводсодержащих биополимеров в соединительной ткани детей с врожденными пороками развития скелета / Т. Я. Балаба, Р. В. Меркурьева и Н. Н. Нефедьева// Ортопедия, травматология и протезирование. -1977. -№9. -С. 49-55.

2. Десятниченко К. С. Биохимические исследования зрелой костной ткани и дистракционного регенерата кости (информационное письмо). -Курган, 1992. -С. 13.

3. Семенова Л.К. Исследования по возрастной морфологии за последние пять лет и перспектива их развития //Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1986. - № 11. - С. 80-85.

4. Симхович Б.З. Молекулярная гетерогенность коллагена кожи белых крыс в раннем постнатальном периоде // Вопр. мед. химии. -1982. -Т. 28. -Вып. 4. - С. 110.

5. Слуцкий Л.И. Биохимия нормальной и патологически измененной соединительной ткани. - Медицина: Ленингр. отделение, -1969. -С. 239.

6. Bitter F. A modified uronik acid carbazole reaction // Analyt. biochem. -1962. -Vol. 4. - P. 330

7. Elson J.A. Colorimetric method fathe determination of glucosamine and chondrosamine // Biochem Y. -1933. -№ 27. -P. 1824-1830.

8. Prince C. W. Metabolism of rat bone proteoglycans in vivo // Biochem J. -1983. -№216. -P. 589-596.

9. Prince C.W. Yncorporation of [35S] sulfate into glycosaminoglycans by mineralized tissues in vivo // Biochem J. -1984. -№224. -P. 941-945.

10. Holt C. The method for the determination of serum glycoproteins // Klin. Wschr. -1954. -Vol. 35. - P. 66.

М.В. Стогов

ФГУН «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

РАННИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ МЫШЕЙ ПРИ АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время для изучения изменений, происходящих в тканях опорно-двигательного аппарата при гравитационной разгрузке, широко применяются модификации модели вывешивания - антиортостатической нагрузки [5]. Такая модель создает стрессовое воздействие умеренной силы, и в хроническом эксперименте позволяет моделировать состояния, сопровождающиеся развитием остеопороза, мышечной дистрофии и т.д. [6]. В связи с этим внимание исследователей, как правило, привлекают изменения, происходящие в тканях при длительных сроках эксперимента, что не дает возможности судить о характере ранних адаптивных реакций на данный вид стресса. Между тем не вызывает сомнений то обстоятельство, что запуск подобных ранних метаболических реакций является основой для реализации последующих сложных процессов адаптации к гравитационной разгрузке. На основании этого цель настоящего исследования -изучение ранних метаболических изменений в скелетных мышцах при антиортостатической нагрузке.

1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты были проведены на 24 белых беспородных мышах-самцах. 6 мышей составили интактную груп-

пу, а 18 мышей были подвергнуты антиортостатической нагрузке в течение 30, 60 и 120 минут по 6 животных на каждый срок соответственно. С помощью хирургического зажима фиксировали участок кожи у основания хвоста. Инструмент закрепляли таким образом, чтобы угол между дорсальной осью тела и дном аквариума составлял 45 градусов. Мыши во время эксперимента имели свободный доступ к воде и корму. После эксперимента мышей декапити-ровали, выделяли мышцы бедра и приготавливали саркоп-лазматическую вытяжку на 0,03М растворе KCl, нерастворимые белки и остатки ткани осаждали центрифугированием. В полученном надосадке определяли активность ферментов: лактатдегидрогеназы (ЛДГ), креатинкиназы (КК), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФДГ), супероксиддис-мутазы (СОД), каталазы, а также концентрацию продуктов гликолиза - молочной (МК) и пировиноградных кислот (ПВК) и конечный метаболит перекисного окисления липидов -малоновый диальдегид (МДА). Осадок промывали 0,3М раствором KCl, что позволяло получить растворимую фракцию сократительных белков - миозина и актина - не растворимых в растворах с низкой ионной силой.

Активность КК, ЛДГ, а также концентрацию МК определяли на анализаторе Stat Fax 1904 Plus (США), используя наборы фирмы Vital Diagnostic (Санкт-Петербург). СОД в ткани определяли спектрофотометрически. За единицу активности СОД принимали количество фермента, необходимого для 50% ингибирования реакции восстановления нитросинего тетразолия. Ферментативную активность Г6ФГД определяли по методу Ф.Е. Путилиной [3], каталазу по М.А. Королюку с соавт. [2]. Активность тканевых энзимов рассчитывали на белок, который определяли по Лоури. Содержание МДА находили по реакции с тиобарбитуровой кислотой [6]. Концентрацию ПВК определяли по методу Umbright в модификации Бабаскина [1]. Электрофорез ЛДГ проводили на системе Paragon фирмы Beckman&Coulter (США) с использованием реактивов и пластин этой же фирмы.

Для оценки достоверности различий полученных результатов с интактной группой использовали непараметрический W - критерий Вилкоксона для несвязанных выборок. Данные представлены в виде медианы, 25-го и 75-го процентиля.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ

Обобщенные результаты проведенного нами исследования представлены в табл.1.

Как видно из таблицы, содержание общего белка саркоплазмы и сократительных белков, а также активность ЛДГ и КК в течение первых 120 минут вывешивания статистически значимо относительно интактной группы не изменялось. При этом, однако, имелась тенденция к росту активности КК за счет увеличения степени варьирования данного показателя у мышей в зависимости от времени вывешивания.

К 30-й минуте вывешивания достоверно снижалась активность каталазы, Г6ФДГ и концентрация МК. Через 60 минут эксперимента активность ферментов антиокси-дантной защиты - СОД и каталазы была статистически значимо ниже значений интактных животных. В ткани также увеличивалась концентрация МДА, МК, снижался уровень ПВК. Активность Г6ФДГ на этом сроке уже превышала значения нормы.

Через 120 минут проведения пробы активность каталазы была ниже, чем в интактной группе, в скелетных мышцах накапливались МК и МДА.

Интересные изменения происходили в изофермен-тном спектре ЛДГ Как было показано выше, ее активность в ткани мышей в течение двух часов вывешивания

СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 1

81

не изменялась, однако из рис. 1 видно, что на этом фоне происходила значительная перестройка ее изофермен-тного состава. Так, в течение всего срока наблюдения нами зафиксировано достоверное снижение доли аэробных ЛДГ1-ЛДГ3 фракций в пользу анаэробных ЛДГ4 и ЛДГ5. При этом если у интактных животных соотношение суммарного процентного содержания ЛДГ1-ЛДГ3 к ЛДГ4-ЛДГ5 составляло 18,4:81,6, то у животных после 120 минут вывешивания оно было равно 2,3:97,7.

Таблица 1

Концентрация белка, продуктов гликолиза и перекисного окисления липидов, активность некоторых ферментов в скелетных мышцах мышей в динамике эксперимента

Интактные животные 30 минут 60 минут 120 минут

Белок саркоплазмы (0,03М KCl), мг/г ткани 4,86 4,80+4,95 4,87 4,79+4,93 4,92 4,88+4,97 4,99 4,90+5,02

Сократительные белки (0,3М KCl), мг/г ткани 2,60 2,10+2,72 2,52 2,34+2,78 2,58 2,26+2,86 2,40 2,10+2,89

ЛДГ, Е/мг белка 1,49 1,04+2,06 1,73 1,42+2,02 1,72 0,85+3,20 1,49 1,28+2,35

КК, Е/мг белка 6,82 3,47+11,90 6,92 4,44+8,56 9,86 4,29+15,04 12,45 3,71+21,2

СОД, от.ед./мг белка 77,2 69,7+82,7 46,0 7,73+86,0 35,3 (0,003) 27,4+44,0 60,0 53,5+64,9

Каталаза, мккат/мг белка 61,1 50,0+64,4 34,6 (0,01) 26,3+36,8 45,6 (0,05) 35,3+56,3 36,5 (0,002) 35,0+39,2

МДА, нмоль/г ткани 72,7 56,7+93,1 90,2 81,2+94,6 100,4 (0,05) 81,3+137,4 116,3 (0,003) 111,2+119,9

Г6ФДГ, мккат/мг белка 1,29 1,16+1,40 0,81 (0,03) 0,54+1,11 2,18 (0,01) 1,78+2,29 2,38 (0,03) 1,87+2,60

МК, ммоль/г ткани 1,87 1,79+2,27 1,12 (0,03) 0,46+1,86 3,09 (0,003) 2,92+3,13 2,69 (0,001) 2,65+3,21

ПВК, мкмоль/г ткани 1,13 0,86+1,34 0,79 0,55+1,02 0,69 (0,05) 0,57+0,85 1,39 1,34+1,45

МК/ПВК 1,93 1,37+2,08 0,74 0,39+2,04 4,41 (0,01) 2,95+5,53 1,93 1,86+2,76

Примечание: Подчеркнуты результаты, достоверно отличающиеся от интактной группы с уровнем значимости указанным в скобках.

ЛДГ1  ЛДГ2  ЛДГЗ  ЛДГ4  ЛДГ5

Рис.1. Изоферментный спектр лактатдегидрогеназы скелетных мышц мышей в динамике эксперимента

3. ОБСУЖДЕНИЕ

Обнаруженные результаты демонстрируют, что наиболее выраженные изменения мышечного метаболизма в первые два часа вывешивания наступали в антиок-сидантной системе и были связаны со снижением ее ферментативного звена.

Углеводный обмен существенно изменялся в зависимости от времени вывешивания. Так, к 30-й минуте преобладали аэробные реакции. В последующие сроки происходящая перестройка изоферментного состава ЛДГ на фоне ее стабильной активности говорила о переходе гли-колитического пути окисления углеводов на анаэробный путь, о чем также свидетельствовало и накопление МК с одно стороны, и снижение концентрации ПВК в ткани - с другой. В таких условиях компенсаторно активировался пентозофосфатный шунт окисления углеводов, что мы и наблюдали по повышению активности его ключевого фермента - Г6ФДГ.

Отмеченные изменения метаболических процессов при антиортостатической нагрузке, по нашему мнению, связаны с изменениями местного кровотока, вызванными как гравитационной разгрузкой конечности, так и стрессорной

реакцией. Последовательность событий при этом, на наш взгляд, такова: в течение первых 30-ти минут в скелетных мышцах конечностей за счет повышения местного крово-тка происходило насыщение клеток кислородом. Это приводило к развитию т.н. окислительного стресса, состояния, когда количество поступающего в клетку кислорода превышает способность утилизировать его в реакциях окислительного фосфорилирования, в результате чего избыток кислорода вступает в цепные реакции перекисного окисления, приводящих к образованию активированных форм (супероксид, пероксид и др.). Последние способны ингиби-ровать как собственно ферменты антиоксидантной защиты, так и многочисленные тиоловые ферменты, к которым относят и Г6ФДГ Именно за счет такого ингибирования и происходило наблюдаемое нами снижение активности СОД, каталазы и Г6ФДГ на 30-й минуте эксперимента.

В дальнейшем тканевые метаболические процессы начинали перестраиваться на анаэробный путь обмена, по-видимому, за счет снижения локального кровотока и насыщенности ткани кислородом. В результате это приводило к наблюдаемому накоплению продуктов гликолиза и перекисного окисления липидов в ткани.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, метаболические изменения, происходящие в скелетных мышцах в ответ на гравитационную разгрузку, характеризовались снижением ферментного звена антиокисидантной системы, активацией перекисного окисления липидов и резервных путей углеводного обмена, и в частности пентозофосфатного шунта.

Список литературы

1. Бабаскин Б. С. Определение пировиноградной кислоты модифицированным методом Умбрайта //Лаб. дело. - 1976. - № 3. - С. 76-79.

2. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г. и др. Метод определения каталазы//Лаб. дело. - 1988. - № 1.- С. 16-19.

3. Методы биохимических исследований/ Под ред. М.И. Прохоровой.-Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982. - 272 с.

4. Немировская Т.Л., Шенкман Б.С., Мухина А.М. и др. Влияние деаф-ферентации на размеры и миозиновый фенотип мышечных волокон при растяжении т. soleus крысы на фоне гравитационной разгрузки // Росс.физиол.журнал. - 2003. - № 3. - С. 259-270.

5. Оганов В.С. Костная система, невесомость и остеопороз. - М.: Фирма "Слово", 2003. - 260 с.

6. Современные методы в биохимии/ Под ред. В.Н. Ореховича.- М.: Медицина, 1977.- С. 62-68.

Н.Я. Прокопьев, Т.В. Никитина Тюменский государственный университет

ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ДЕТЕЙ ВТОРОГО ДЕТСТВА С АМБЛИОПИЕЙ И КОСОГЛАЗИЕМ

Актуальность исследования. В научных исследованиях последних лет отмечается, что высокая стрессоген-ность социально-экономических факторов, эколого-гиги-енических условий и стиля жизни в современном обществе обусловливают прогрессивное снижение здоровья населения [1,4]. В первую очередь вызывает опасение увеличение числа детей школьного возраста, имеющих различные морфофункциональные нарушения организма. Среди них нарушения зрения занимают одно из ведущих мест [2,3]. Ежегодно происходит увеличение числа детей, у которых под влиянием школьного обучения возникают проблемы со зрением [5,6,7]. Для детей с патологией зрения характерен низкий уровень двигательной активности, что не может не сказаться на их физическом

82

ВЕСТНИК КГУ, 2006. №4