Модификация энергетического метаболизма крови при действии физических факторов

Экспериментальная медицина

УДК 51-76

МОДИФИКАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЗМА КРОВИ ПРИ ДЕЙСТВИИ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

А.Г. Соловьева, А.К. Мартусевич, С.П. Перетягин,

ФГБУ «Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии»

Мартусевич Андрей Кимович - e-mail: cryst-mart@yandex.ru

Проведен анализ действия кислорода, синглетного кислорода, оксида азота (800 мкг/л) и озона (500 мкг/л) на цельную кровь человека in vitro по параметрам энергетического метаболизма (активность лактатдегидрогеназы, уровень лактата). Для комплексной оценки эффекта физических

факторов применены разработанные нами производные коэффициенты. Установлено, что обработка крови кислородом, озоно-кислородной смесью и синглетным кислородом благоприятно стимулирует энергетические резервы биосреды, а нитроксилирование угнетает, что связано с поступлением в биологическую жидкость достаточно высоких концентраций оксида азота и активных форм кислорода при обработке образцов крови газовым потоком, продуцируемым аппаратом «Плазон».

Ключевые слова: молекулярный кислород, озон, оксид азота, синглетный кислород,

лактатдегидрогеназа, лактат.

We tested action of oxygen, ozone (500 mcg/l), nitric oxide (800 mcg/l) and singlet oxygen on energy metabolism in human blood specimens in vitro. Estimated parameters were lactate dehydrogenase activity, blood lactate and some special coefficients. It was stated, that blood oxygenation, ozonation or processing by singlet oxygen stimulated energy reserves, and nitroxylation depressed it. This tendency associated with injection of relatively high concentrations of nitric oxide and reactive oxygen species in biological fluid at its processing by «Plazon» apparatus.

Key words: molecular oxygen, ozone, nitric oxide, singlet oxygen,

lactate dehydrogenase, blood lactate.

Экспериментальная медицина

IVh

МЕДИЦИНСКИЙ

АЛЬМАНАХ

В настоящее время установлено, что действие многих лекарственных препаратов и лечебных воздействий физическими факторами опосредовано через модификацию направленности и интенсивности процессов липопероксида-ции, а также генерацию, циркуляцию и деградацию активных биорадикалов, в том числе представленных активными формами кислорода и азота [1-6]. Кроме того, в последнее десятилетие особое внимание уделяется полифункциональной роли оксида азота (II) как универсального биорегулятора и дополнительного источника биорадикалов [1].

В связи с этим целью исследования служило изучение влияния газообразных активных форм кислорода и оксида азота (II) на параметры энергетического метаболизма крови в эксперименте.

Материалы и методы Изучен характер реакции цельной консервированной крови на воздействие различных физико-химических факторов, являющихся источниками активных форм кислорода и азота. Использовали кровь, полученную от 10 доноров (по 25 мл). Для проведения эксперимента ее разделяли на 5 порций (интактную, на которую не оказывали воздействий, и 4 опытных, подвергшихся обработке). Для этого производили прямой барботаж образцов крови (5 мл) газообразным агентом (молекулярный кислород, озон - 50 мкг, оксид азота - 80 мкг, синглетный кислород) в течение 2 минут. Синтез озоно-кислородной смеси осуществляли с помощью озонатора «Медозонс-БМ» (Россия). Генерацию холодной плазмы, насыщенной оксидом азота (концентрация вещества в газовом потоке в выбранных условиях - 800 мкг/л), выполняли аппаратом «Плазон» (Россия). Воздушный поток, содержащий синглетный кислород, получали с применением аппарата «Airnergy» (Германия). Экспозиция после воздействия составляла 3 минуты.

В донорской консервированной крови спектрофотометрически определяли активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в прямой и обратной реакциях по методу Г.А. Кочетова (1980) [7]. Содержание белка устанавливали по модифицированному методу Лоури. Уровень лактата в плазме крови и эритроцитах определяли с помощью анализатора SuperGL Ambulance.

Результаты обрабатывали с использованием программы Statistica 6.0.

Результаты и их обсуждение

Установлено, что активность ЛДГ в прямой реакции при действии на образцы цельной крови изучаемых физических факторов существенно варьирует. Так, при барботировании биологической жидкости кислородом и озоно-кислородной смесью с концентрацией озона 500 мкг/л наблюдали значимое нарастание данного показателя (на 11% и 15% относительно контрольного образца соответственно; p<0,05), тогда как введение в биосреду газообразного монооксида азота снижало активность этого фермента в прямой реакции (на 15%; p<0,05). Применение синглетного кислорода не оказывало существенного влияния на рассматриваемый параметр.

Повышенная активность ЛДГ в обратной реакции была зарегистрирована при воздействии на образцы крови оксида азота, озоно-кислородной смеси и, в меньшей степени, синглетного кислорода (на 86%, 48% и 29% соответственно; p<0,05). В условиях действия на биологическую жид-

кость газообразного оксида азота данная тенденция в сочетании с падением активности лактатдегидрогеназы в прямой реакции создает предпосылки для нарастания энергодефицита клеток крови.

Изучение уровня лактата в плазме крови, демонстрирующего в том числе результат функционирования ЛДГ, позволило установить, что большинство оцениваемых факторов не оказывает существенного влияния на концентрацию изучаемого соединения (нарастание в диапазоне 3-6% относительно контрольного образца). Только при барботировании биологической жидкости синглетным кислородом выявлено статистически значимое нарастание указанного показателя (р<0,05). При обработке консервированной крови газовым потоком, содержащим монооксид азота, наблюдали умеренное падение уровня лактата в ней на уровне тенденции.

Выявлено, что концентрация лактата в эритроцитах сохраняется на исходном уровне только в случае оксигенации биологической системы. В то же время после обработки консервированной крови озоно-кислородной смесью и синглетным кислородом регистрировали значимое снижение значения данного показателя (на 11% и 10% соответственно; р<0,05), что косвенно указывает на антигипоксический эффект изучаемых воздействий. Это обеспечивается стимуляцией активными формами кислорода аэробного пути функционирования ЛДГ и, соответственно, направленной утилизацией лактата на нужды энергообеспечения клетки при озонировании биологической жидкости.

Напротив, при барботировании цельной крови оксидом азота на фоне ингибирования прямой реакции ЛДГ и нарастания интенсивности обратной реакции содержание лактата в эритроцитах увеличивалось на 11% относительно контрольных значений, что может рассматриваться как тенденция (р<0,1). Указанные сдвиги свидетельствуют о формировании признаков гипоксии при нитроксилировании биосреды, которая может дополнительно стимулироваться за счет 1\Ю-зависимого образования метгемоглобина при применяемых концентрациях физического агента (800 мкг/л оксида азота).

Заключение

Таким образом, барботирование консервированной крови кислородом, озоно-кислородной смесью и синглетным кислородом благоприятно стимулирует энергетические резервы биосреды. Напротив, нитроксилирование потоком, генерируемым аппаратом «Плазон», угнетает их, что связано с поступлением в биологическую жидкость достаточно высоких концентраций оксида азота и активных форм кислорода.

ЛИТЕРАТУРА 123

1. Граник В.Г., Григорьев Н.Б. Оксид азота (N0). Новый путь к поиску лекарств. М.: Вузовская книга, 2004.

2. Костюк В.А., Потапович А. И. Биорадикалы и биоантиоксиданты. Минск: БГУ, 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., Камакин Н.Ф., Иванникова Е.В., Жукова Н.Э. Характер действия физико-химических факторов на особенности структуризации сыворотки крови человека т уИго. Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2012. Вып. 43. С. 112-115.

5. Меньшикова Е.Б. с соавт. Окислительный стресс: патологические состояния и заболевания. Новосибирск: АРТА, 2008.

6. Синглетно-кислородная терапия. Научно-методическое пособие / под ред. И.З. Самосюк, Л.И. Фисенко. Киев. 2007.

7. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. М.: Высшая школа, 1980.