Изменение белково-азотистого обмена у лабораторных животных под действием водного раствора фуллерена С60

Печень обладает высоким уровнем метаболизма и выполняет множество функций, включая детоксикацию компонентов крови, поступающих из пищеварительного тракта, выработку желчи для улучшения пищеварения, метаболизм углеводов, липидов, белков и лекарств, баланс pH крови, синтез белков плазмы, гликогена и липидов [1].

Одной из функций печени является участие в белково-азотистом обмене, в обмене глюкозы и конвертации различных источников энергии в глюкозу (глюконеогенез), а также синтез многих белков плазмы крови (процессы кроветворения). Данный орган, являясь крупным в организме животных, служит фильтром при содержании в крови избыточного количества гормонов, витаминов и медиаторов, а также участвует при выведении токсичных продуктов обмена веществ (азот- и углеродсодержащие группы веществ) [4].

Интенсивное развитие ветеринарной медицины ставит перед научными работниками и практикующими ветеринарными специалистами задачи по разработке мер предупреждения заболеваний, предотвращения рецидивов, а также комплексного, научно обоснованного и эффективного фармакологического воздействия на организм больных животных. Одним из таких веществ является фуллерен С60, он активно применяется в ветеринарной медицине и оказывает положительное влияние на функции гепатоцитов, способствует восстановлению обменных процессов в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), улучшая метаболические и окислительно-восстановительные процессы в организме, снижая воспалительный и фиброзирующий процессы в печени [3].

При таких заболеваниях печени, как цирроз, вирусный и хронический гепатит, применение фуллерена С 60 ускоряет нормализацию концентрации билирубина в сыворотке крови, активности трансаминаз, показателей реакции взрывного преобразования лимфоцитов, стимулируемых тканевыми антигенными тканями печени и селезенки, сокращает время циркуляции специфических гуморальных антител и антигенов вируса гепатита B, снижает тяжесть общих симптомов заболевания [1, 3].

Цель работы – изучение изменений белково-азотистого обмена у лабораторных животных под действием водных растворов фуллерена С 60 .

Материал и методы исследований. Исследования проводились в лаборатории кафедры «Морфология, патология животных и биология» ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова».

Для исследований были сформированы 3 группы белых крыс линии Wistar, массой тела 180-200 г, возрастом 3 мес. Животных подбирали в группы по принципу аналогов по 6 в каждой.

Первая группа служила контролем. Водный раствор фуллерена С 60 вводили в дозе 5 мл на (по ДВ 5мг/кг) 1 кг массы тела

(2 группа животных). Также вводили соединение на основе водного раствора фуллерена С60, включающего в себя водный раствор фуллерена С60, L-карнозина и янтарной кислоты в следующем соотношении компонентов, мас./мг: водный раствор фуллерена С60, стабилизированный плуроником F-127 – 5 мл (5 мг по ДВ), L-карнозин – 50 мг, янтарная кислота – 50 мг на 1 кг массы тела (3 группа). Изучаемые соединения вводили внутримышечно, однократно. Декапитацию животных проводили на 7-е сутки в соответствии с Европейской директивой по защите животных, используемых в научных целях Определение биохимических показателей осуществляли на анализаторе IDEXX Catalist (США) [7].

Цифровой материал подвергался статистической обработке с вычислением критерия Стьюдента на персональном компьютере с использованием стандартной программы вариационной статистики Microsoft Excel.

Результат исследований. Первым этапом наших исследований было изучение показателей азотистого обмена. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Показатели белково-азотистого обмена лабораторных животных

Показатель	Контроль (1 группа)	2 группа	3 группа
Общий белок, г/л	77,54±0,18	87,54±2,34*	89,54±1,47*
Мочевина, ммоль /л	7,77±0,12	7,90±0,14	8,54±0,32*
Глутамин, мкмоль/л	0,03±0,002	0,02±0,001*	0,02±0,00*2
Аммиак, мкмоль/л	0,10±0,005	0,12±0,002*	0,11±0,001*
Орнитин, мкмоль/л	5,62±0,12	6,85±0,13*	6,84±0,12*

Примечание: достоверность различий относительно контрольных животных: * – р≤0,05

Сравнивая полученные результаты с контрольными значениями, установлено, что происходит повышение концентрации общего белка в крови лабораторных животных на 12,9 % (2 группа) и 15,5 % (3 группа), относительно контроля.

Уровень мочевины у контрольных белых крыс составил 7,77±0,12 моль/л. После введения изучаемых соединений концентрация мочевины была выше контрольных значений у животных 2 и 3 групп на 1,7 и 9,9 %, соответственно.

Мочевина – это небольшая органическая молекула, содержащая две амино (NH2) группы и связанную карбамильную (CO) группу. Это главный азотистый конечный продукт катаболизма белков и аминокислот. Белки сначала разлагаются до составляющих аминокислот, которые, в свою очередь, разлагаются (дезаминируются) с образованием токсичного аммиака (NH 3 ) [2].

Повышенный катаболизм белка и, как следствие, повышенный синтез мочевины объясняет, по крайней мере, частично, повышенное содержание мочевины в плазме, которое сопровождает состояния, связанные с инфекциями [2].

Содержание глутамина, после введения изучаемых соединений, в крови у животных 2 и 3 группы, понизилось на 33,3   %, относительно контрольных значений (0,03±0,002 мкмоль/л).

Глутамин     является     самой распространенной    и универсальной аминокислотой в организме и имеет фундаментальное     значение     для промежуточного           метаболизма, межорганического     обмена     азота посредством транспорта аммиака (NH3) между тканями и гомеостаза pH. Почти в каждой клетке глутамин можно использовать в качестве субстрата для синтеза      нуклеотидов      (пуринов, пиримидинов      и      аминосахаров), никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФН),  антиоксидантов и многих других     биосинтетических     путей, участвующих в поддержании целостности и функции клеток [6].

Уровень аммиака в крови повысился у животных 2 группы (+20,0 %) и у животных 3 группы (+10,0 %), относительно животных 1 группы. Аммиак – это вещество содержащее азот, которое обычно выводится с мочой. Повышение уровня аммиака в крови является неблагоприятным признаком, так как это чрезмерное накопление аммиака в крови. Повышенный уровень аммиака в крови возникает, когда почки или печень не работают должным образом, позволяя продуктам обмена оставаться в кровотоке. Аммиак, как и многие другие продукты метаболизма в организме, могут быть токсичными для клеток [5].

Изменение содержания орнитина в сыворотке крови под влиянием изучаемых соединений наблюдалось у животных 2 и 3 групп от 21,7 до 21,8 %, относительно контрольных животных. Орнитин – один из промежуточных метаболитов цикла мочевины, который не входит в состав природных белков [6]. Скорее, он образуется в цитозоле из аргинина и должен транспортироваться в митохондрии, где он используется в качестве субстрата для фермента орнитинтранскарбамилазы для образования цитруллина. Избыток орнитина катаболизируется двумя ферментами: орнитин-5-аминотрансферазой, которая является митохондриальным ферментом и превращает орнитин в предшественник пролина, и орнитиндекарбоксилазой, которая находится в цитозоле и превращает орнитин в путресцин.

В таблице 2 представлены особенности белкового обмена в организме белых крыс, получавших водные растворы фуллерена С 60 (Таблица 2).

Таблица 2 – Показатели белкового обмена белых крыс, (г/л)

№ п/п	Показатель	Контроль (1 группа)	2 группа	3 группа
1	Общий белок	77,54±0,18	84,24±0,26*	85,35±1,44*
2	Альбумины	30,75±0,23	34,30±0,55*	35,87±0,84*
3	Глобулины
	α-глобулины	19,66±0,20	19,30±0,14	20,00±0,43
	β-глобулины	18,82±0,34	20,83±0,24*	20,14±0,18
	γ-глобулины	8,37±0,08	9,77±0,23*	9,52±0,19*

Примечание: достоверность различий относительно контрольных животных: * – р≤0,05

Установлено, что концентрация общего белка у больных животных повысилась на 8,6 % (2 группа) и 10,1 % (3 группа), по отношению к здоровым животным. Другие исследованные показатели белкового обмена, также изменялись. Так, например, содержание в крови альбуминов, как у животных 2 группы, так и 3 группы повысилось на 8,6 % (34,30±0,55 г/л) и 10,1 % (35,87±0,84 г/л), относительно контрольного значения.

Печень производит все белки, за исключением белков, синтезируемых иммунной системой (называемых гаммаглобулинами или иммуноглобулинами). Это достигается путем повторной сборки аминокислот в белок. Основной белок, вырабатываемый печенью, называется альбумином [2].

Нормальный альбумин в кровотоке важен для многих физиологических функций. Одна из этих функций включает нормальное поддержание давления жидкости в артериях и венах. Когда уровень белка падает ниже определенного уровня, жидкость из этих сосудов может вытекать и скапливаться в брюшной или грудной полостях.

Концентрации глобулина в сыворотке включают фракции альфа, бета и гамма глобулина на основе электрофоретического фракционирования белков. Белки острой фазы, комплемент и фибриноген мигрируют в альфа- и бета-фракциях, а иммуноглобулины, мигрируют во фракции гамма-глобулина. Их содержание у животных второй и третьей группы повысилось на 16,7 и 13,7 % соответственно, по сравнению с контролем. В то же время концентрация α-глобулинов у животных достоверно не изменилась.

Концентрация β-глобулинов у животных второй и третьей групп оказалась выше, чем у контрольных животных на 10,7 и 7 % соответственно.

Заключение. После введения изучаемых соединений мы наблюдали изменение показателей белко-азотистого обмена, которое выражалось в повышении уровня общего белка, мочевины, аммиака и мочевины в сыворотке крови белых крыс. Однако произошло снижение концентрации глутамина. Также установлено изменение содержания в сыворотке крови альбуминов на 8,6-10,1 % и глобулинов на 6-6,5 %. Полученные результаты свидетельствуют о положительном влиянии растворов фуллеренов С 60 на организм животных.