Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ТКАНИ КРЫС ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ И НИЗКОИНТЕНСИВНЫМ КРАСНЫМ СВЕТОМ

Баврина А.П. 1
1 ГБОУ ВПО НижГМА Минздрава России
В экспериментах на беспородных белых крысах изучено влияние высокоинтенсивного лазерного излучения красного и инфракрасного диапазонов и широкополосного низкоинтенсивного красного света на процессы перекисного окисления липидов. Установлено, что воздействие на мягкие ткани крыс высокоинтенсивным лазерным излучением вызывало интенсификацию образования промежуточных продуктов липопероксидации и накопления конечных продуктов. Излучение лазера красного спектра оказывало наибольшее влияние на накопление конечных продуктов ПОЛ (оснований Шиффа) в тканях крыс по сравнению с излучением лазера инфракрасного спектра. Показано, что последующее воздействие на зону облучения низкоинтенсивным широкополосным красным светом приводило к нормализации процессов перекисного окисления липидов в тканях крыс. Наиболее эффективно широкополосный красный свет влиял на содержание продуктов перекисного окисления липидов в эксперименте с лазерным излучением инфракрасного спектра.
перекисное окисление липидов
красный свет
лазерное излучение
1. Баврина А.П. Широкополосный красный свет как фактор, регулирующий свободнорадикальное окисление после облучения мышечной ткани крыс мощным лазером / А.П. Баврина, В.А. Монич, С.Л. Малиновская, В.В. Борзиков, О.О. Баринов, К.О. Миронова // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. — 2014. — № 2(1). — С. 112–115.
2. Владимиров Ю.А., Осипов А.Н., Клебанов Г.И. Фотобиологические принципы применения лазерного излучения // Биохимия. — 2004. № 1. — С. 81–103.
3. Волчегорский И.А. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови / И.А. Волчегорский, А.Г. Налимов, Б.Г. Яровинский, Р.И.Лифшиц // Вопросы медицинской химии. — 1989. — № 1. — С. 127–31.
4. Кару Т.Й. Клеточные механизмы низкоинтенсивной лазерной терапии // Успехи современной биологии. — 2001. — Т. 121, — № 1. — С. 110–120.
5. Мачнева Т.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения синего, зеленого и красного диапазонов на свободнорадикальные процессы в крови крыс при экспериментальном эндотоксическом шоке / Т.В. Мачнева, Н.В. Космачева, Ю.А. Владимиров, А.Н. Осипов // Биомедицинская химия. — 2013. — № 59. — С. 411–424.
6. Миронова В.В., Физюкова Г.Г., Соломатина Н.Н. Использование светотерапии при деструктивных формах периодонтита // Фундаментальные исследования. — 2014. — № 4. — С. 318–324.
7. Петрищев Н.Н., Янтарева Л.И., Фокин С.И. Зависимость фотоэффекта инфракрасного лазерного излучения от плотности потока мощности и функционального состояния биообъекта (инфузорий Spirostomuni ambiguum) // Лазерная медицина. — 2005. — № 3. — С. 43–48.
8. Karu T. Primary and secondary mechanisms of action of visible to near-IR radiation on cells // Journal of Photochemistry and Photobiology. B. — 1999. — № 49. — Р. 1–17.
9. Mason M.G. Nitric oxide inhibition of respiration involves both competitive (heme) and noncompetitive (copper) binding to cytochrome c oxidase / M.G. Mason, P. Nicholls, M.T. Wilson, C.E. Cooper // Proc. Natl. Acad. Sci. USA — 2006. — № 103. — Р. 708–713.
10. Monich V. Low-power light and isolated rat hearts after ischemia of myocardium / V. Monich, O. Drugova, V. Lazukin, A. Bavrina // Journal of Photochemistry and Photobiology. B. — 2011. — № 105. — Р. 21–24.
В настоящее время все более широкое применение в медицине находит воздействие на ткани и органы низкоинтенсивными электромагнитными излучениями. При этом исследования по воздействию широкополосного низкоинтенсивного света красного диапазона показывают, что данный тип излучения обладает способностью влиять на функциональное состояние тканей и органов, а также на организм в целом [4, 6], приводя к регенерации тканей после их альтерации различными факторами [5, 10]. В то же время положительное физиологическое действие лазерного света происходит лишь в узком интервале доз облучения, и в дальнейшем происходит снижение его эффективности, вплоть до угнетения функций клеток и тканей [7]. Известно, что свет высоких интенсивностей может вызвать в организме серьезные альтерации не только на тканевом, но и на клеточном и молекулярном уровнях, требующие последующей компенсации. В связи с широким применением в различным областях медицины высокоинтенсивных лазеров поиск возможных компенсаторных механизмов вызванных ими повреждений представляется актуальным.

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.


Библиографическая ссылка

Баврина А.П. ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ТКАНИ КРЫС ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ И НИЗКОИНТЕНСИВНЫМ КРАСНЫМ СВЕТОМ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22302 (дата обращения: 22.02.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074