Оценка дозозависимости модификации синглетным кислородом некоторых физико-химических параметров крови

ОЦЕНКА ДОЗОЗАВИСИМОСТИ МОДИФИКАЦИИ СИНГЛЕТНЫМ КИСЛОРОДОМ НЕКОТОРЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРОВИ

А.А. Мартусевич

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

Abstract

The aim of this work is estimation of dynamics of blood physical and chemical parameters under its processing by singlet oxygen in vitro. Our experiments were executed with whole blood specimens of healthy peoples (n=10). Each specimen was divided at 5 portions (5 ml.). First protion was a control (without any exposures). Second portion was processed by oxygen-ozone mixture (ozone concentration - 500 mcg/l), third one - by oxygen, fourth and fifth one - by gaseous mixture with singlet oxygen (50 и 100% of generator power). In blood samples we studied acid-base balance and gases partial pressure. It was stated, that blood processing by singlet oxygen leads to normalization of blood gases level and acid-base balance. Our results shown, that effect of singlet oxygen on enzymes activity is stronger, than ozone action on it.

Key words: singlet oxygen, blood, acid-base balance

Целью работы служила оценка динамики физико-химических показателей крови при ее обработке синглетным кислородом in vitro. Для проведения исследования использованы образцы цельной крови здоровых доноров (n=10). Каждый образец разделяли на 5 порций по 5 мл. Первая порция являлась контрольной, на нее никаких воздействий не оказывали. Вторую порцию обрабатывали путем барботажа кислородно-озоновой смесью (концентрация озона - 500 мкг/л), третью - чистым кислородом, четвертую и пятую - газовой смесью, содержащей синглетный кислород (при мощности генератора 50 и 100%). Во всех образцах после обработки определяли показатели кислотно -щелочного равновесия и парциальное давление газов крови. Установлено, что обработка крови синглетным кислородом в условиях in vitro оптимизирует газовый состав и параметры кислотно-щелочного баланса биологической жидкости. По действию на активность изучаемых ферментов эффект синглетного кислорода более выражен, чем кислородно-озоновой смеси.

Ключевые слова: синглетный кислород, кровь, кислотно-щелочное равновесие

В последнее время наблюдается обоснованное усиление интереса исследователей к свободно-радикальной биологии и медицине, основу которой составляют представления о механизмах действия, а также молекулярно-

клеточных и системных эффектах активных форм кислорода и азота [1, 4]. Известна роль синглетного кислорода (СК) в фотобиологических процессах и реализации эффекта фотодинамической терапии [2, 5], однако на основании данных литературы и результатов собственных предшествующих изысканий можно предположить, что указанная активная форма кислорода (АФК) имеет существенно более широкий спектр биорегуляторной активности. Так, нами было показано, что обработка крови газовой смесью, содержащей СК, способствует модификации функционирования некоторых ферментов энергетического обмена [3].

В то же время присутствующий массив сведений о характере действия экзогенного СК на организм практически полностью ограничивается клиническими данными о возможности его применения при различной патологии [5]. С другой стороны, ни биохимические, ни патофизиологические механизмы реализации подобного саногенетического эффекта неизвестны. Поэтому актуальны исследования, направленные на раскрытие последних. В связи с этим, целью работы служила оценка динамики физико-химических показателей крови при ее обработке СК in vitro.

Материал и методы исследования

Для проведения исследования использованы образцы цельной консервированной крови здоровых доноров (n=10). Каждый образец разделяли на 5 порций по 5 мл и помещали в чистые сухие пробирки. Первая порция являлась контрольной, на нее никаких воздействий не оказывали. Вторую порцию обрабатывали путем барботажа кислородно-озоновой смесью (концентрация озона - 500 мкг/л), третью - чистым кислородом, четвертую и пятую - газовой смесью, содержащей синглетный кислород (при мощности генератора 50 и 100% соответственно). Продолжительность барботажа составляла 3мин. во всех случаях. Синтез озоно-кислородной смеси осуществляли с помощью озонатора «Медозонс-БМ» (Россия). Воздушный поток, содержащий СК, получали с применением аппарата «Airnergy» (Германия). Экспозиция после воздействия составляла 3 минуты. Показатели кислотно-щелочного равновесия и парциальное давление газов крови устанавливали с помощью автоматического анализатора ABL-77. Результаты обрабатывали с использованием программы Statistica 6.0.

Результаты исследования

С учетом того, что в результате изучаемых воздействий в кровь вводятся кислород-содержащие газовые смеси, по их завершении наблюдали существенные сдвиги газового состава крови (рис. 1А). В частности, все рассматриваемые факторы обеспечивали снижение парциального давления углекислого газа практически на 50% относительно исходного уровня (p<0,05), однако только чистый кислород и кислородно-озоновая смесь выраженно повышали парциальное давление кислорода в крови более чем в 2 раза по сравнению с контрольными значениями (p<0,05).

Под влиянием АФК изменяются и показатели кислотно-щелочного равновесия крови (рис. 1Б). Так, все исследуемые факторы приводят к умеренному защелачиванию образцов крови (на 0,13; 0,20; 0,18; 0,18 и 0,20 усл. ед. при обработке кислородом, кислородно-озоновой смесью и СК при

мощностях прибора 50 и 100% соответственно; р<0,05 для всех случаев). Механизм этих сдвигов может быть связан с генерацией гидроксид-ионов в процессе деградации АФК в биологической жидкости, а также со снижением концентрации растворенного углекислого газа. Последняя тенденция одинаково просматривается для всех изучаемых воздействий как по общему уровню данного параметра, так и концентрации бикарбоната в плазме крови (рис. 1Б), составляющих после барботажа 70-75% от исходных значений (р<0,05).

3 150

1

1 ш

кислород

озон 500 мкг/л ЕЗСК 50%

п ск 100°%

рО2

рСО2

кислород

озон 500 мкг/л

СК 50%

СК 100%

300

100

90

250

80

70

>у 200

60

50

40

i- 100

30

50

0

0

А. Парциальное давление газов крови Б. Общее количество углекислого газа

и уровень бикарбонатов плазмы Рис. 1. Газы крови и некоторые параметры кислотно-щелочного равновесия крови при обработке крови активными формами кислорода

В целом, установлено, что обработка крови синглетным кислородом в условиях in vitro создает оптимизирует газовый состав и параметры кислотно-щелочного баланса биологической жидкости.

Список литературы

1. Костюк В.А., Потапович А.И. Биорадикалы и биоантиоксиданты. БГУ, Минск, 2004.

2. 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.

3. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Перетягин С.П. Влияние свободного и депонированного оксида азота на энергетический метаболизм крови // Современные технологии в медицине. 2013. Т. 5, №4. С. 33-38.

4. Меньшикова Е.Б. с соавт. Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2008.

5. Синглетно-кислородная терапия / Под ред. И.З. Самосюк, Л.И. Фисенко. Киев, 2007.