Эффективность природных антиоксидантов при окислительном стрессе

Введение . В настоящее время уже не вызывает сомнений, что процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) представляют собой универсальное, широко распространенное явление, постоянно протекающее с большей или меньшей скоростью в мембранах клеток и липопротеиновых структурах аэробных организмов [2]. Активация процессов свободнорадикального окисления в результате действия экзогенных прооксидантных факторов (ультрафиолетовая радиация, гипо- и гипертермия, загрязнители воздуха и др.) или активация эндогенных механизмов генерирования радикалов приводят к нарушению физико-химической структуры и свойств мембран, ингибированию мембранно-связанных и цитоплазматических ферментов, нарушению биоэнергетических процессов, что способствует формированию окислительного стресса, являющегося важным патогенетическим фактором развития многих заболеваний и патологических процессов, таких, как воспаление, канцерогенез, ишемическое поражение тканей, бронхолегочные и нейродегенеративные патологии и др. [3]. Это делает актуальным поиск средств профилактики и коррекции окислительного стресса и, прежде всего, природных антиоксидантов. Особенно перспективным, на наш взгляд, является экспериментальное обоснование возможности коррекции процессов ПОЛ биомембран в условиях воздействия неблагоприятных факторов с помощью невостребованного фармацевтической промышленностью растительного сырья, в частности, травы звездчатки (мокрицы). Звездчатка - однолетнее травянистое растение семейства гвоздичных, широко распространена на территории России, содержит большой спектр биологически активных веществ (флавоноиды, тритерпеновые сапонины, высшие алифатические спирты, дубильные вещества, витамины С, Е, К, каротин) [5]. В связи с этим исследование эффективности настоя травы звездчатки в условиях окислительного стресса, индуцированного воздействием ультрафиолетовых лучей, вызывает интерес, поскольку сырье, используемое для приготовления настоя, доступно, технология получения рентабельна.

Цель исследований . Изучение актопротекторной и антиоксидантной активности настоя травы звездчатки при окислительном стрессе в условиях ультрафиолетового облучения (УФО).

Материалы и методы исследований. Работа выполнена на кафедре патологии, морфологии и физиологии Дальневосточного государственного аграрного университета, а также на кафедре фармакологии Амурской государственной медицинской академии. Эксперимент проводился на 30 белых беспородных крысах-самцах массой 180-200 г в течение 21 дня. Ультрафиолетовое облучение проводили ежедневно в условиях ультрафиолетовой установки [1]. Животные были разделены на 3 группы, в каждой по 10 крыс: 1-я группа -интактные крысы, которые содержались в стандартных условиях вивария; 2-я группа - контрольная, в которой животные подвергались воздействию УФО в течение 3 мин ежедневно; 3-я группа – экспериментальная, в которой животным перед облучением вводили перорально настой травы звездчатки в дозе 5 мл/кг.

Приготовление настоя. Траву звездчатки, заготовленную в августе, измельчали, заливали кипящей водой из расчета 8 г на 200 мл воды, настаивали 60 мин, процеживали, осадок удаляли, настой охлаждали. Свежеприготовленный настой хранили в холодильнике (при температуре от 0⁰ до +2⁰ С) в течение 3–4 дней.

Устойчивость к физической нагрузке определяли по длительности плавания крыс в воде на 7-, 14-, 21-е сут от начала эксперимента. Забой животных путем декапитации проводили на 21 сут. Интенсивность процессов ПОЛ оценивали, исследуя содержание в крови животных гидроперекисей липидов (ГП), диеновых конъюгатов (ДК), малонового диальдегида (МДА) и компонентов АОС – церулоплазмина, витамина Е, глюко-зо-6-фосфатдегидрогеназы (Гл-6-ФДГ), каталазы по методикам, изложенным в ранее опубликованной нами работе [4] . Статистическую обработку результатов проводили с использованием критерия Стъюдента (t) с помощью программы Statistica v.6.0. Результаты считали достоверными при р<0,05.

Результаты исследований и их обсуждение . Результаты проведенных исследований показали (табл. 1), что продолжительность плавания животных, получавших на фоне УФО настой травы звездчатки, достоверно выше на 7-й день эксперимента относительно контрольных (облучаемых) крыс на 31,5 % и выше, чем в группе интактных животных, на 12 %, на 14-й день – на 32 % выше, чем в контроле (р<0,05), и на 14 % выше, чем у интактных крыс, на 21-й день – на 37,5 % выше относительно контроля (р<0,05) и на 12 % выше, чем в группе интактных животных. Таким образом, использование настоя травы звездчатки в эксперименте свидетельствует о наличии у настоя выраженного актопротекторного эффекта.

Таблица 1

Продолжительность плавания крыс, подвергнутых УФО на фоне введения настоя травы звездчатки, мин

Группа животных	7-й день	14-й день	21-й день
Интактная группа	126±7,5	134±7,6	141±8,0
Контрольная группа (УФО)	98±6,5*	106±6,2*	100±6,8*
Экспериментальная группа (УФО и введение настоя травы звездчатки)	143±6,6**	156±8,4**	160±9,6**

'Достоверность различия показателей по сравнению с группой интактных животных (р<0,05).

"Достоверность различия показателей по сравнению с контрольной группой (р<0,05).

Воздействие на крыс УФО сопровождается активацией процессов ПОЛ и накоплением продуктов пероксидации в крови контрольных животных (табл. 2) – увеличением содержания ГП на 48 % в сравнении с аналогичным показателем в группе интактных крыс, ДК – на 49, МДА – на 63 %.

Содержание продуктов ПОЛ в крови экспериментальных животных, М±m (n=10)

Таблица 2

Группа животных	ГП, нмоль/мл	ДК, нмоль/мл	МДА, нмоль/мл
Интактная группа	23,8±2,0	30,5±3,5	4,0±0,3
Контрольная группа (УФО)	35,3±0,8*	45,5±2,6*	6,5±0,3*
Экспериментальная группа (УФО и введение настоя травы звездчатки)	30,0±0,7**	36,3±0,7**	5,3±0,3**

'Достоверность различия показателей по сравнению с группой интактных животных (р<0,05).

"Достоверность различия показателей по сравнению с контрольной группой (р<0,05).

В свою очередь введение настоя травы звездчатки в условиях окислительного стресса, индуцированного воздействием ультрафиолетовых лучей, сопровождалось достоверным снижением содержания продуктов ПОЛ в сравнении с показателями в контрольной группе: содержание ГП снизилось на 15 %, ДК – на 20, МДА – на 19 %.

Как правило, активация процессов ПОЛ при воздействии прооксидантных факторов на организм сопровождается напряжением и истощением АОС, что в очередной раз было подтверждено результатами наших исследований (табл. 3): содержание церулоплазмина в крови контрольных крыс в сравнении с интактными животными снизилось на 26 %, витамина Е – на 37, Гл-6-ФДГ – на 16, каталазы – на 33 %.

Таблица 3

Показатель	Интактная группа	Контрольная группа (УФО)	Экспериментальная группа (УФО и введение настоя травы звездчатки)
Церулоплазмин, мкг/мл	27,2±2,0	20,2±1,0*	25,7±1,1**
Витамин Е, мкг/мл	51,9±3,6	32,8±2,2*	40,5±1,5**
Гл-6-ФДГ, мкмоль НАДФН л-1с-1	7,0±0,2	5,9±0,3*	6,8±0,1**
Каталаза, мкмоль Н 2 О 2 г-1с-1	100,4±4,1	67,7±6,5*	103,8±4,5**

'Достоверность различия показателей по сравнению с группой интактных животных (р<0,05).

"Достоверность различия показателей по сравнению с контрольной группой (р<0,05).

Содержание компонентов АОС в крови экспериментальных животных, М±m (n=10)

Использование настоя травы звездчатки для коррекции процессов пероксидации в условиях воздействия ультрафиолетовых лучей способствовало повышению активности АОС в крови подопытных животных: содержание церулоплазмина выросло на 27 % по сравнению с аналогичным показателем в группе контрольных крыс, уровень витамина Е – на 23, активность Гл-6-ФДГ – на 15, каталазы – на 53 %.

В целом, как показали проведенные исследования, введение настоя травы звездчатки способствует стабилизации процессов пероксидации при окислительном стрессе в условиях УФО. Объяснение этому лежит, на наш взгляд, в наличии совокупности биологически активных веществ, в частности, ключевым моментом является наличие в составе флавоноидов сочетания с аскорбиновой кислотой и витамином Е. Во-первых, в биологических системах флавоноиды взаимодействуют с другими антиоксидантами, такими, как аскорбиновая кислота, глутатион или мочевая кислота. Ввиду низкой липофильности аскорбата его защитные свойства при окислении в липосомах или клеточных мембранах слабо выражены, введение флавоноидов значительно усиливает антиоксидантное действие, что имеет важное значение для сохранения мембранно-связанных цитохромов в присутствии гидроперекисей. Во-вторых, многие флавоноиды действуют как хелаторы ионов металлов переменной валентности и способны таким образом ингибировать процессы ПОЛ на стадии разветвления цепей. Для связывания ионов металлов важно наличие в молекулах гидроксильной структуры в В-кольце (предпочтительна структура с ОН-группой в С4^/-положении). Такую структуру имеют молекулы флавонов, преимущественно содержащихся в исследуемой нами звездчатке, поэтому хелатирование ионов металлов переменной валентности представляет собой важный механизм антиоксидантного действия в различных модельных системах природных флавоноидов. В-третьих, помимо того, что флавоноиды обладают антирадикальной активностью и могут связывать ионы металлов переменной валентности, они аналогично α-токоферолу и холестерину стабилизируют мембраны и выступают в качестве структурных антиоксидантов. Проникая в гидрофобную область мембран, молекулы флавоноидов значительно снижают подвижность липидов, что в свою очередь снижает эффективность взаимодействия пероксильных радикалов с новыми липидными молекулами (RO 2 ^• + RH → ROOH + R^•) [2]. Так как в большинстве биологических мембран данная стадия цепных процессов ПОЛ является лимитирующей, то соответственно снижается скорость всего процесса окисления. Таким образом, экспериментально подтверждена и обоснована возможность коррекции процессов пероксидации, индуцированных воздействием ультрафиолетовых лучей, введением настоя травы звездчатки.

Выводы

• 1.    Ультрафиолетовое облучение животных приводит к снижению устойчивости к физической нагрузке и формированию окислительного стресса, что подтверждается накоплением продуктов ПОЛ и снижением активности основных компонентов АОС в крови контрольных животных.

• 2.    Введение настоя травы звездчатки на фоне ультрафиолетового облучения способствует достоверному увеличению длительности плавания крыс к концу первой, второй и третьей недель эксперимента.

• 3.    Установлена возможность коррекции процессов пероксидации в условиях воздействия ультрафиолетовых лучей введением настоя травы звездчатки, основанная на снижении уровня первичных и вторичных продуктов ПОЛ в крови животных на фоне повышения содержания церулоплазмина, витамина Е и ферментной активности АОС теплокровного организма.