Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РОЛЬ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА ОТНОСИТЕЛЬНО КОРРЕКЦИИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ ОСТРОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

Ермолаева Е.Н. 1 Кривохижина Л.В. 1 Кантюков С.А. 1 Яковлева В.П. 2
1 ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет»
2 ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет физической культуры»
Цель исследования – в условиях эксперимента выяснить влияние церулоплазмина на интенсивность свободнорадикального окисления в крови и сыворотке при острой физической нагрузке. Следствием острой физической нагрузки у нетренированных крыс является увеличение свободных радикалов за счет активации свободнорадикальных процессов в цельной крови, сыворотке крови при неоднозначном изменении активности и содержания антиоксидантов. Предварительное введение церулоплазмина в дозе 50 % от физиологического уровня не приводит к нормализации свободнорадикальных процессов в крови и сыворотке. В крови не нормализуются абсолютные значения базальной и индуцированной хемилюминесценции (светосумма, максимальная светимость). В сыворотке крови на фоне повышения латентного периода, интегрального показателя мощности антиоксидантов, не снижаются показатели железоиндуцированной хемилюминесценции (светосумма свечения, амплитуда быстрой и медленной вспышки), остаются повышенными первичные продукты перекисного окисления липидов.
острая физическая нагрузка
церулоплазмин
свободнорадикальное окисление
хемилюминесценция
1. Ващенко В. И., Ващенко Т. Н. Биология и фармакология церулоплазмина: от эксперимента до лекарственной терапии // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. – 2008. – Т. 6, № 1. – C. 31–44.
2. Вербалович В.П., Подгорная Л. М. Определение активности глютатион – редуктазы и СОД на биохимическом анализаторе // Лаб. дело. – 1987. – № 2. – С.17–19.
3. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В. Свободные радикалы и клеточная хемилюминесценция // Успехи биологической химии. – 2009. – Т. 49. – C. 341-388.
4. Волчегорский И.А., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г. и др. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропаноловых экстрактах крови // Вопр. мед. химии. – 1989. – № 1. – C. 127-131.
5. Дубинина Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток (жизнь и смерть, созидание и разрушение). Физиологические и клинико-биохимические аспекты. – СПб.: Изд-во «Медицинская пресса», 2006. – 400 с.
6. Кантюков С.А., Ермолаева Е.Н., Кривохижина Л.В. Cвободнорадикальное окисление в цельной крови при физических нагрузках различной длительности и интенсивности// Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6; URL:www.science-edication.ru/130-23081 (дата обращения 21.04.2016).
7. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. – Москва: МЕДпресс-информ, 2009. – 896 с.
8. Королюк М.А., Иванова Л. И., Майорова А.Г. и др. Метод определения активности каталазы // Лаб. дело. – 1988. – № 1. – С.16–19.
9. Кривохижина Л.В., Климова Е.В., Ермолаева Е.Н. Гематологические эффекты церулоплазмина // Патофизиология органов и систем. Типовые патофизиологические процессы. Материалы II Российского конгресса по патофизиологии. – 2000. – С. 93-94.
10. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Шергин С.М. Биохимия окислительного стресса. Оксиданты и антиоксиданты. – Новосибирск, 1994. – 203 с.
11. Осиков М.В., Кривохижина Л.В., Ермолаева Е.Н., Климова Е.В., Макаров Е.В., Кантюков С.А. Патофизиологические эффекты церулоплазмина // Здравоохранение Башкортостана. – 2005. – № 7. – С. 99-100.
12. Рожкова Е.А., Панюшкин В.В., Сейфулла Н.Р. и др. Карнозин и антиоксиданты природного происхождения как средства профилактики острого посленагрузочного окислительного стресса // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2007. – Т.70, № 5. – С. 44-46.
13. Сазонова Т.Г., Глазачев О.С., Болотова А.В. и др. Адаптация к гипоксии и гипероксии повышает физическую выносливость: роль активных форм кислорода и редок с сигнализации // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. – 2012. – Т. 98, № 6. – С. 793-807.
14. Сурина-Марышева Е.Ф., Кривохижина Л.В., Кантюков С.А., Сергиенко В.И., Ермолаева Е.Н., Смирнов Д.М. Влияние церулоплазмина на количество и резистентность эритроцитов при острой физической нагрузке // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2009. – Т. 148, № 8. – С. 151-153.
15. Фархутдинов Р.Р., Лиховских В.А. Хемилюминесцентные методы исследования свободно – радикального окисления в биологии и медицине. – Уфа: Изд-во БГМИ, 1995. – 90 с.
16. Чевари С., Чаба И., Секей Й. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения ее в биологических материалах // Лаб. дело. – 1985. – № 11. – С. 678–681.
17. Ghiselli А., Serafini M., Natella F., Scaccini C. Total antioxidant capacity as a tool to assess redox status: critical view and experimental data // Free Radical Biology and Medicine. – 2000. –Vol. 29, №. 11. – P. 1106–1114.
18. Pigeolet E., Corbisier P., Houbion A., Lambert D. et al. Glutathione peroxidase, superoxide dismutase, and catalase inactivation by peroxides and oxygen derived free radicals // Mech Ageing Dev. – 1990. – Vol. 51, № 3. – P. 283–297.

Интенсивные физические нагрузки запускают окислительный стресс, значительно возрастающий в состоянии перенапряжения [13, 6]. Для коррекции негативных последствий физической нагрузки, особенно у недостаточно тренированных людей, и восстановления работоспособности эффективным может быть использование эндогенных веществ мультифакторного действия, в том числе и антиоксидантной направленности действия [12,9]. К группе подобных веществ относится церулоплазмин, функции которого разнообразны: главный антиоксидант крови; участник метаболизма железа; способен влиять на клеточный состав крови, гемостаз, проявления дислипидемии и др. [11,14,1].

Цель исследования – в условиях эксперимента выяснить влияние церулоплазмина (ЦП) на интенсивность свободнорадикального окисления в крови и сыворотке при острой физической нагрузке.

Материалы и методы. Исследование проведено на белых беспородных крысах, массой 200–250 грамм. Все эксперименты выполнены согласно Европейской Конвенции по защите экспериментальных животных. Было сформировано три группы животных. Первая группа (контрольная) – интактные животные. Вторая группа – моделировалась острая физическая нагрузка (ОФН). Нетренированные крысы плавали в течение 4-х минут с грузом массой 20 % от массы тела. Третья группа – за сутки до нагрузки однократно вводился церулоплазмин (НПО «Иммунопрепарат», Уфа) в дозе 50 % от физиологической концентрации в крови. Забор крови производился через 15–20 минут после физической нагрузки.

Интенсивность СРО в цельной крови исследовали методом люминол-усиленной хемилюминесценции (ХЛ) [15, 3]. Регистрировали базальную и индуцированную хемилюминесценцию цельной крови: светосумму (СС, у.е.•мин) и максимальную светимость (МС, у.е.) [2]. Показатели базальной и индуцированной ХЛ рассчитывали на 105 нейтрофильных лейкоцитов.

Интенсивность пероксидации липидов, как составляющей СРО, изучали методом железоиндуцированной хемилюминесценции сыворотки крови [15, 3].

Продукты ПОЛ в крови оценивали спектрофотометрическим методом в изопропаноловой фракции [4]. Активность супероксиддисмутазы (СОД) оценивали в реакции восстановления нитросинего тетразолия [16]; активность каталазы определяли в цветной реакции с молибдатом аммония [8]; активность глютатионредуктазы оценивали по способности окислять НАДН при длине волны 340 нм [2]; уровень церулоплазмина оценивали модифицированным методом Равина по способности окислять р-фенилендамин [7]. Общую антиокислительную активность (ОАО) оценивали фотометрическим тестом ImAnOx(TAS/TAC) Kit фирмы Immundiagnostik (Германия) по степени подавления оксидации в присутствии перекиси водорода. Статистическая обработка результатов исследования проводилась на персональном компьютере с помощью пакета программ анализа данных Statistica 6.0. Для оценки достоверности полученных результатов использовали непараметрический критерий Манна – Уитни.

Результаты исследования

ОФН привела к активации процессов СРО в цельной крови (табл. 1). Базальное светечение: светосумма (СС) возросла на 42 %, максимальная светимость (МС) на 48 %. СС индуцированного свечения увеличилась на 136 %, МС на 177 %. ОФН сопровождается миогенным лейкоцитозом, причем происходит достоверное увеличение нейтрофилов в абсолютных числах в 1,5 раза по сравнению с контролем. Пересчет на нейтрофильные лейкоциты, так как они являются основными источниками свободных радикалов, показал, что снижается базальное свечение (СС и МС) на 32 и 26 % соответственно; индуцированное свечение не меняется. Церулоплазмин практически не влияет на ХЛ цельной крови и производство свободных радикалов нейтрофильными лейкоцитами, способствуя лишь снижению относительно контроля СС индуцированного свечения при пересчете на нейтрофилы.

Таблица 1

Хемилюминесценция цельной крови при острой физической нагрузке и при введении церулоплазмина (М±m;σ)

Группы сравнения/

показатели

Контроль

(n=9)

ОФН

(n=9)

ОФН+ЦП

(n=9)

Базальное свечение

СС, у.е.•мин

0,677±0,02

0,07

1,17±0,17*

0,51

1,18±0,06*

0,18

МС, у.е.

0,276±0,014 0,04

0,41±0,04*

0,12

0,4±0,02*

0,06

Индуцированное свечение

СС, у.е.•мин

2,66±0,21

0,63

6,27±0,65*

1,97

4,39±0,61*

1,84

МС, у.е.

0,79±0,14

0,43

2,19±0,37*

1,12

1,48±0,28*

0,85

Базальное свечение в пересчете на 105 нейтрофилов

СС, у.е.•мин

0,33±0,026

0,08

0,23±0,05*

0,14

0,24±0,02*

0,07

МС, у.е.

0,13±0,01

0,03

0,08±0,01* 0,036

0,082±0,008*

0,02

Индуцированное свечение в пересчете на 105 нейтрофилов

СС, у.е.•мин

1,29±0,13

0,39

1,19±0,13

0,4

0,87±0,09*

0,29

МС, у.е.

0,39±0,08

0,26

0,41±0,07

0,22

0,29±0,04

0,13

Достоверность по критерию Манна – Уитни: * – относительно контроля; ^ – относительно ОФН.

Острая физическая нагрузка не приводит к увеличению спонтанной светимости сыворотки крови, что говорит о сохранении стационарного состояния оксиданты-антиоксиданты (табл. 2). При ОФН возрастает СС за счет амплитуды быстрой вспышки, отражающей процессы накопления гидроперекисей липидов, и амплитуды медленной вспышки, максимально возможной интенсивности пероксидации липидов (ПОЛ). ЦП не изменяет спонтанную светимость сыворотки крови, не снижает светосумму свечения и амплитуду медленной вспышки; снижает, но не нормализует амплитуду быстрой вспышки; повышает длительность латентного периода, отражающего суммарную антиокисидантную активность сыворотки крови.

Таблица 2

Хемилюминесценции сыворотки крови при острой физической нагрузке и при введении церулоплазмина (М±m; σ)

Группы сравнения/

показатели

Контроль

(n=9)

ОФН

(n=9)

ОФН+ЦП

(n=9)

Спонтанная светимость, у.е.•мин

0,22±0,06; 0,23

0,23±0,05; 0,18

0,19±0,04; 0,11

Светосумма свечения, у.е.•мин

3,09±0,10; 0,42

4,87±0,19*;0,71

4,56±0,13*; 0,40

Амплитуда быстрой вспышки, у.е.

1,41±0,04; 0,15

2,07±0,096*; 0,35

1,68±0,1*^ 0,33

Амплитуда медленной вспышки, у.е.

1,65±0,05; 0,21

2,67±0,09*; 0,33

2,77±0,09*; 0,31

Длительность латентного периода, мм

17,82±0,69; 2,83

19,69±1,17; 4,21

28,4±0,85*^; 2,67

Достоверность по критерию Манна – Уитни: * – относительно контроля; ^ – относительно ОФН.

 

В крови при нагрузке возрастает содержание общих, первичных и промежуточных продуктов ПОЛ (табл. 3). Введение ЦП приводит к нормализации общих и промежуточных продуктов ПОЛ.

Таблица 3

Динамика продуктов ПОЛ в сыворотке крови при острой физической нагрузке и при введении церулоплазмина (М±m; σ)

Показатели/

сроки

Контроль

(n=10)

ОФН

(n=9)

ОФН +ЦП

(n=10)

∑ =220 ед/мл

2,99±0,21; 0,63

3,74±0,19*; 0,58

3,69±0,28; 0,84

∑ =232 ед/мл

1,28±0,095; 0,30

1,86±0,15*; 0,44

1,81±0,13*; 0,38

∑ =278 ед/мл

0,804±0,06; 0,21

1,26±0,14*; 0,43

1,13±0,13; 0,39

∑ =400 ед/мл

0,059±0,02; 0,06

0,155±0,07; 0,24

0,084±0,03; 0,10

Достоверность по критерию Манна – Уитни: * – относительно контроля; ^ – относительно ОФН.

Состояние антиоксидантной системы в сыворотке крови при острой физической нагрузке и введении ЦП представлено в таблице 4. В сыворотке крови при ОФН снижается активность каталазы, не изменяется активность СОД и глютатион-редуктазы, повышается церулоплазмин и общая антиокислительная активность. Глютатион-редуктаза, восстанавливающая окисленный глютатион, функционально связана с глютатион-пероксидазой. Введение ЦП приводит к повышению его в крови, нормализации активности каталазы, увеличению активности глютатион-редуктазы относительно контроля, не влияя на мощность общей антиокислительной активности.

Таблица 4

Антиокислительные системы в сыворотке крови при острой физической нагрузке и при введении ЦП (М±m; σ)

Показатели/

сроки

Контроль

(n=10)

ОФН

(n=9)

ОФН +ЦП

(n=10)

СОД, ед/мл

1,46±0,11; 0,40

1,22±0,20; 0,59

1,5±0,18; 0,55

Каталаза, мкат/л

22,84±3,38; 14,36

11,73±1,51*; 4,53

19,67±2,89; 8,66

Глютатионредуктаза, МЕ

8,04±0,32; 1,12

11,49±1,77; 5,01

13,21±1,46*; 4,13

ЦП, мг/л

333,95±22,87;

79,23

498,745±37,37*; 118,18

612,68±27,7*^;

87,64

ОАА, мкмоль/л

216,7±3,94; 18,95

255,6±7,05*; 33,86

253,89±6,69*; 20,09

* – достоверность по критерию Манна – Уитни относительно контроля; ^ – относительно ОФН.

Обсуждение. В настоящее время многочисленные публикации посвящены генерации активных форм кислорода их физиологическому и патологическому действию [10, 5]. Следствием ОФН у нетренированных крыс является увеличение свободных радикалов за счет активации свободнорадикальных процессов в цельной крови, наиболее вероятно связанных с миогенным лейкоцитозом. Это предположение подтверждается снижением СС и МС базального свечения при пересчете на нейтрофилы. Потенциальная способность нейтрофилов к продукции радикалов при ОФН не изменяется, так как величины индуцированного свечения в пересчете на нейтрофилы остаются в пределах контрольных значений. Железоиндуцированная ХЛ и содержание продуктов ПОЛ в сыворотке крови указывают на интенсификацию пероксидации липидов. При ОФН имеется дисбаланс между и ферментативными и неферментативными антиоксидантами и возрастание церулоплазмина, длительности латентного периода и общей антиокислительной активности не компенсирует свободнорадикальную нагрузку. Кроме того, отсутствуют согласованные изменения активности СОД, каталазы и глютатиопероксидазы. Указывается, что активность, стабильность и согласованное действие ключевых ферментов должны быть взаимосвязаны, так как СОД, каталаза, глютатионпероксидаза могут инактивироваться одним из продуктов их ферментативной реакции [5, 17,18]. Более того, продукты ПОЛ являются потенциальными ингибиторами глютатионпероксидазы [5]. Церулоплазмин относится к высокомолекулярным неферментативным антиоксидантам. Антиоксидантные свойства церулоплазмина связаны с хелаторным действием относительно двухвалентных ионов меди, способностью окислять двухвалентное железо и дисмутацией супероксидного анион-радикала [5]. Предварительное введение церулоплазмина не достаточно эффективно относительно ХЛ цельной крови и сыворотки. В крови нет нормализации абсолютных значений базальной и индуцированной ХЛ (светосуммы и максимальной светимости), несмотря на снижение функциональной возможности нейтрофилов к продукции свободных радикалов после введения ЦП. В сыворотке крови на фоне повышения латентного периода не нормализуются – светосумма свечения, амплитуда быстрой и медленной вспышки, первичные продукты ПОЛ. Введение церулоплазмина не способствует дополнительному повышению мощности общей антиокислительной активности (ОАА), но приводит к возрастанию активности каталазы и глютатиоредуктазы. Таким образом, в условиях интенсивной генерации свободных радикалов предварительное введение церулоплазмина не достаточно эффективно. Более того, существует опасность, что церулоплазмин, как металл-связывающий белок, при окислительном стрессе, снижении рН крови и окислительной деструкции может быть источником активных форм металлов переменной валентности [5], провоцирующих свободнорадикальное окисление.

Выводы

У нетренированных крыс предварительное однократное введение церулоплазмина в дозе 50 % от физиологического уровня не приводит к нормализации свободнорадикальных процессов в крови и сыворотке, инициированных острой физической нагрузкой.

 


Библиографическая ссылка

Ермолаева Е.Н., Кривохижина Л.В., Кантюков С.А., Яковлева В.П. РОЛЬ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА ОТНОСИТЕЛЬНО КОРРЕКЦИИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ ОСТРОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24628 (дата обращения: 16.10.2021).

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