Цель исследования
Изучение влияния высокоинтенсивного лазерного излучения красного и инфракрасного диапазонов и широкополосного низкоинтенсивного красного света на процессы перекисного окисления липидов в тканях крыс.
Материалы и методы
Исследования проводились на беспородных белых крысах массой 180-250 г, которые были разделены на следующие группы. Первую группу (контрольную) составили 10 крыс, получивших локальное облучение внутренней поверхности бедра лазерным светом с длиной волны 671 нм и мощностью 50 мВт. Интенсивность излучения лазера в месте светового пятна составила 0,55 Вт/см2, время экспозиции каждого поля составило 5 мин (зона облучения была разделена на 9 полей площадью 1 мм2).
Вторая группа (опытная) включала в себя 10 крыс, получивших локальное облучение внутренней поверхности бедра по схеме животных контрольной группы и после этого - три последовательных сеанса воздействия низкоинтенсивным широкополосным красным светом (1 раз в сутки в течение 20 мин). Интенсивность широкополосного света в зоне светового пятна составила 5 мВт/см2. В эксперименте использовался свет сверх яркого светодиода с максимумом спектрального диапазона 630 нм и шириной на полувысоте 20 нм.
Третью группу лабораторных животных (интактную) составили 10 крыс, не подвергавшихся облучению.
Эксперимент по влиянию инфракрасного лазера на свободнорадикальное окисление и функциональное состояние тканей крыс проводился по той же схеме: было выделено 3 группы животных в том же количестве, интенсивность лазера в месте светового пятна также составила 0,55 Вт/см2, интенсивность красного широкополосного света в зоне светового пятна составила 5 мВт/см2. Отличие было только в длине волны лазера, которая составляла 980 нм.
Забор мышечной ткани бедра и сыворотки крови производился на третьи сутки во всех группах животных.
Интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях крыс оценивали по количеству ДК (диеновых конъюгатов), ТК (триеновых конъюгатов) и ОШ (оснований Шиффа). Навеску мышечной ткани, отмытую от крови, гомогенизировали с кварцевым песком с добавлением 0,5 мл физраствора. Продукты ПОЛ измеряли по методу И.А. Волчегороского [3] и выражали в относительных единицах.
Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета программ Microsoft Exсel. Достоверность показателей в группах оценивалась по критерию Стьюдента. Соответствие опытных данных нормальному распределению проверяли по критерию Колмогорова-Смирнова. Статистически значимыми считались различия при р≤0,05. Результаты представлялись в виде М±σ, где М - среднее значение, а σ - среднее квадратичное отклонение.
Результаты и их обсуждение
Результаты проведенных исследований при использовании в качестве стресс-фактора мощного лазерного излучения красного и инфракрасного спектров показали типичную картину стресс-реакции, выражавшуюся в интенсификации образования промежуточных продуктов липопероксидации и накопления конечных продуктов (табл. 1).
Таблица 1
Содержание продуктов ПОЛ в мышечной ткани бедра крыс
|
Группа |
Интактная группа |
Контрольная группа |
Опытная группа |
||
|
Вид лазера |
Красный и ИК |
Красный |
ИК |
Красный |
ИК |
|
ДК |
0,155±1•10-4 |
0,233± 0,0027*,*** |
0,224± 4,7•10-4*,*** |
0,198± 6,2•10-4 |
0,166± 4,5•10-4 |
|
ТК |
0,1622±1,1•10-4 |
0,221± 0,015*,*** |
0,202± 7,7•10-4*,*** |
0,1445± 0,0011 |
0,155± 3,6•10-4 |
|
ОШ |
12,12±3,66 |
25,1±1,95* |
15,8± 0,74*,*** |
16,5±1,52 |
12,3±3,57 |
Примечание: * - статистически значимые различия (р ≤ 0,05) между интактной и контрольной группами;
** - статистически значимые различия (р ≤ 0,05) между интактной и опытной группами;
*** - статистически значимые различия (р ≤ 0,05) между контрольной и опытной группами.
В опытах как с красным лазером, так и с инфракрасным лазером было установлено, что в мышечной ткани крыс под действием когерентного излучения происходит повышение содержания ДК и ТК в среднем в 1,4 раза относительно интактной группы животных. Излучение лазера красного спектра оказывало наибольшее влияние на накопление в мышечной ткани конечных продуктов ПОЛ - оснований Шиффа. Разница в содержании данных продуктов в гомогенате ткани составила 2,1 раза. Излучение лазера инфракрасного спектра влияло на образование конечных продуктов ПОЛ в меньшей степени - содержание ОШ в мышечной ткани контрольной группы превышало таковое в интактной группе в 1,3 раза.
Использование широкополосного красного света после облучения животных когерентным излучением высокой мощности приводило к определенному лечебному эффекту по содержанию продуктов липопероксидации в мышечной ткани крыс. Как видно из таблицы 1, низкоинтенсивный красный свет снижал уровень ПОЛ в мышечной ткани крыс до нормальных значений (статистически значимые различия между интактной и опытной группами отсутствуют) по сравнению с контрольной группой, в которой он оставался повышенным. Наиболее эффективно широкополосный красный свет влиял на содержание продуктов ПОЛ в эксперименте с лазерным излучением инфракрасного спектра.
Лазерное излучение высокой мощности также оказывало влияние на содержание продуктов липопероксидации в сыворотке крови (табл. 2).
Таблица 2
Содержание продуктов ПОЛ в сыворотке крови крыс
|
Группа |
Интактная группа |
Контрольная группа |
Опытная группа |
||
|
Вид лазера |
Красный и ИК |
Красный |
ИК |
Красный |
ИК |
|
ДК |
0,208±0,0012 |
0,263± 8,4•10-4*,*** |
0,24± 1,3•10-4* |
0,235± 3,3•10-4** |
0,226± 6•10-4 |
|
ТК |
0,1396±0,0016 |
0,177± 4,7•10-4*,*** |
0,17± 1,7•10-4*,*** |
0,152± 4,7•10-5 |
0,138± 7•10-5 |
|
ОШ |
6,84±0,787 |
17,76± 0,138*,*** |
14,5± 2,59*,*** |
7,804± 1,087 |
8,024± 0,263 |
Примечание: * - статистически значимые различия (р ≤ 0,05) между интактной и контрольной группами;
** - статистически значимые различия (р ≤ 0,05) между интактной и опытной группами;
*** - статистически значимые различия (р ≤ 0,05) между контрольной и опытной группами.
Изучение продуктов ПОЛ в сыворотке крови лабораторных животных показало наличие опосредованного влияния лазерного излучения высокой мощности на состояние процессов окисления липидов. Как и в случае с исследованием данных продуктов в мышечной ткани, в сыворотке крови происходило статистически значимое повышение содержания продуктов липопероксидации. Следует отметить, что, как и в гомогенате мышечной ткани, в сыворотке крови повышение содержания промежуточных продуктов было примерно одинаковым вне зависимости от спектра лазерного излучения и происходило в среднем в 1,25 раз для ДК и ТК относительно интактной группы животных (см. табл. 2). Однако наблюдались различия в накоплении конечных продуктов в зависимости от диапазона лазерного излучения. Наиболее значимое влияние на содержание ОШ в сыворотке крови оказывало воздействие мощным лазерным излучением красного спектра (превышение содержания ОШ в контрольной группе в 2,6 раз относительно интактной). При воздействии лазером инфракрасного спектра разница составила 2,1 раза.
Кроме этого, последующее облучение широкополосным красным светом зоны альтерации оказывало стресслимитирующее действие и повышало сопротивляемость организма к использованным в эксперименте стресс-факторам. В таблице 2 показано отсутствие статистических различий между интактной и опытной группой по всем продуктам ПОЛ, кроме ДК в эксперименте с красным лазером. Наиболее значимое снижение продуктов липопероксидации в сыворотке крови характерно для промежуточных продуктов окисления в опыте с инфракрасным лазером и конечных продуктов окисления в опыте с красным лазером.
Снижение уровня молекулярных продуктов ПОЛ в тканях контрольных групп животных может быть связано с повышением активности антиоксидантных ферментов под действием низкоинтенсивного красного света [2], высвобождением окиси азота, которая ингибирует дыхание вследствие образования связи с цитохром с-оксидазой [9], стимуляцией процессов синтеза АТФ [8]. В предыдущих работах [1] нами было выявлено положительное влияние низкоинтенсивного красного света на активность супероксиддисмутазы, каталазы и глутатион-s-трансферазы при различных альтерациях тканей и органов, в том числе при воздействии лазерным излучением высокой мощности на мягкие ткани крыс.
Выводы
1. Низкоинтенсивный красный свет обладает корректирующим действием, направленным на нормализацию активности антиоксидантной системы и в дальнейшем - на снижение уровня окислительной деструкции белков и липидов.
2. Использование продуктов ПОЛ в качестве показателя адаптационных реакций организма при действии низкоинтенсивным красным светом на фоне стресс-реакции подтвердило эффективность их применения при моделировании альтерации животных высокоинтенсивным лазерным излучением.
Рецензенты:
Корягин А.С., д.б.н., проф. кафедры биохимии и физиологии Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород;
Плескова С.Н., д.б.н., в.н.с. лаборатории биохимии и молекулярной биологии Томского государственного университета, г. Томск.