Экспериментальное изучение возможности антиоксидантной коррекции своднорадикальных процессов в центральной нервной системе при хроническом воздействии серосодержащих поллютантов

При действии на организм человека и животных различных чужеродных веществ происходит интенсификация образования свободных радикалов, активных форм кислорода и перекисей липидов, которые могут участвовать в окислительной деградации разных компонентов клеток. Хотя повреждения биомолекул наблюдаются во всех органах, устойчивость отдельных клеток и тканей к таким повреждениям разная. Учитывая важность поддержания функций ЦНС для правильной работы всего организма в целом, а также чувствительность клеток мозга к недостатку кислорода, который сопровождает многие патологические процессы, в том числе токсикогенной природы, своевременное применение антиоксидантов способно предотвратить или сгладить последствия сероводородной интоксикации. Серосодержащий газ Астраханского месторождения (ССГ) обладает широким спект-ром токсического воздействия на организм.

Цель работы: исследовать возможность антиоксидантной коррекции свободнорадикальных процессов в разных отделах центральной нервной системы белых крыс разного пола и возраста при хроническом воздействии серосодержащими поллютантами.

Для достижения поставленной цели групп-пы животных были сформированы по половому и возрастному признакам: самцы и самки 6-ти месячного и 24-х месячного возраста, а также по

Мажитова Марина Владимировна, кандидат биологических наук, доцент кафедры неорганической и биоорганической химии. E-mail: marinamazhitova@ yandex.ru перекисное окисление липидов, окислительная типу воздействия: 1 - контрольные группы животных (без воздействия); 2 - крысы, получавшие ингаляторно ССГ в концентрациях 150 мг/м3 по сероводороду в течение 6 недель по 4 часа в день (понедельник - пятница); 3 - крысы, получавшие на фоне ССГ а-токоферол в дозе 1 мг/100 г массы тела (per os); 4 - крысы, получавшие на фоне ССГ водный раствор эмоксипина (0,5 мг/100 г массы тела, внутримышечно). Животные содержались в условиях вивария на стандартном рационе при свободном доступе к воде и пище. Декапитацию животных производили после наркотизации этаминалом натрия (5 мг/100 г массы тела). Объектами исследования служили большие полушария, промежуточный, средний мозг, мозжечок, продолговатый и спинной мозг. Гомогенаты из ткани готовили на фосфатном буферном растворе (рН 7,45). Спектрофотометрически определяли уровень свободнорадикальных процессов: перекисное окисление липидов (ПОЛ) по уровню ТБК-реактивных продуктов (ТБК-рп), скоростям спонтанного (сп.ПОЛ) и ас-корбатзависимого (аскПОЛ) процессов [2], а также по состоянию окислительной модификации белков (ОМБ) [1]. Достоверность различий двух средних или относительных величин определяли с помощью t-критерия Стьюдента. Все работы с лабораторными крысами проводили в соответствии с принципами биоэтики согласно принципам гуманного отношения к животным (Международные рекомендации по проведению медико-биологических исследований с использованием животных, 1993) и правилам лабораторной практики (Правила лабораторной практики в РФ, 2003).

Полученные результаты свидетельствуют об изменении уровня свободнорадикального окисления (СРО) на фоне хронического воздействия, которое проявилось в неодинаковой степени в разных отделах ЦНС. В больших полушариях на фоне хронического воздействия произошло накопление ОМБ у животных разного пола и возраста, увеличение скорости спонтанного ПОЛ лишь у молодых самцов (Р<0,05). В промежуточном мозге окислительная провокация ССГ привела к усилению сп.ПОЛ (Р<0,05), ОМБ (Р<0,05) и снижению аск.ПОЛ (Р< 0,05) у молодых самцов. У молодых самок достоверно снизилась скорость спонтанного ПОЛ (Р<0,05), увеличился уровень ОМБ (Р<0,05). В среднем мозге под действием стрессора у молодых животных несмотря на повышение спПОЛ у самцов (Р<0,05) и уровня ТБК-рп у самок (Р<0,05), скорость аск.ПОЛ значимо снижается, причем у самцов более резко. Однако о напряжении антиоксидантной системы среднего мозга говорит факт повышения уровня ОМБ почти в 2 раза у молодых самцов, 1,7 раза - у молодых самок. В мозжечке хронические ингаляции ССГ вызвали увеличение уровня ТБК-рп, сп.ПОЛ, ОМБ у молодых самцов. У самок того же возраста изменения оказались менее выраженными, чем у самцов и проявились в снижении скорости спонтанного ПОЛ, но в усилении уровня ОМБ. Изменения уровня СРО в продолговатом мозге в ответ на действие ССГ имеет схожие черты с изменениями, происходящими в ткани среднего мозга. Однако у молодых самцов в продолговатом мозге помимо кинетических показателей изменился уровень ТБК-рп (Р<0,05) в сторону увеличения. В спинном мозге молодых самцов на фоне хронического воздействия газообразного полю-танта отмечено увеличение уровня ТБК-рп, снижение скорости индуцированного ПОЛ. У самок того же возраста данное воздействие привело к снижению уровня ТБК-рп, скорости спонтанного ПОЛ.

В больших полушариях введение а-токо-ферола на фоне хронического воздействия вызвало усиление ПОЛ у молодых самок. У молодых самцов и старых крыс обоего пола витамин Е снизил некоторые показатели ПОЛ по сравнению с опытной группой. Эмоксипин в отличие от а-токоферола вызвал усиление пероксидации липидов у молодых самцов, которое проявилось в увеличении уровня ТБК-рп в 1,5 раза (P<0,05), но скорости спонтанного и индуцированного процесса снизились. Окислительная модификация белков под влиянием обоих антиоксидантов значимо снизилась во всех группах животных. В промежуточном мозге молодых животных введение антиоксидантов на фоне воздействия ССГ привело к активизации свободнорадикальных процессов, о чем говорит увеличение уровня ТБК-рп и аск.ПОЛ у самцов и самок после введения витамина Е. Эмоксипин увеличил лишь содержание ТБК-рп у самок, но снизил скорость аск.ПОЛ. Введение на фоне ингаляций антиоксидантов привело к значимому снижению ПОЛ, ОМБ в промежуточном мозге старых животных. В среднем мозге введение а-токоферола на фоне ССГ привело к снижению ОМБ у молодых самцов и самок. В отличие от самцов у молодых самок витамин Е усилил ПОЛ по показателям ТБК-рп и скорости аск.ПОЛ, что косвенно свидетельствует о высокой активности собственной антиоксидантной защиты среднего мозга молодых самок по сравнению с самцами. В среднем мозге старых животных и а-токоферол, и эмок-сипин снизили усиление пероксидации на фоне ингаляции ССГ, что выразилось в снижении уровня ТБК-рп, ОМБ и скорости аскорбат-зависимого ПОЛ.

В мозжечке введение а-токоферола на фоне воздействия газом усилило скорость спонтанного ПОЛ (P<0,05) молодых самцов. Несмотря на усиление пероксидации липидов, ОМБ на этом фоне снизилось (P<0,05). Эмоксипин, напротив, снизил все показатели ПОЛ (P<0,05) и ОМБ (P<0,05). В старших возрастных группах самцов и самок оба антиоксиданта привели к снижению ПОЛ и ОМБ в мозжечке. В продолговатом мозге сочетанное введение а-токоферола и ССГ смодулировало показатели ПОЛ следующим образом: увеличенный на фоне ингаляций ССГ уровень ТБК-рп под действием витамина снизился (P<0,05), и, напротив, сниженная на фоне воздействия токсиканта скорость спонтанного процесса увеличилась (P<0,05). а-Токоферол снизил также ОМБ (P<0,05) в продолговатом мозге молодых самцов. Эмоксипин привел к равнозначным изменениям свободнорадикальных процессов в продолговатом мозге молодых самцов, что и а-токоферол. В продолговатом мозге у молодых самок а-токоферол на фоне ингаляторного воздействия ССГ усилил ПОЛ по показателям ТБК-рп (P<0,05) и скорость индуцированного ПОЛ (P<0,05), сравняв их с контрольными значениями, а также значимо снизил уровень ОМБ (P<0,05). Эмоксипин увеличил скорости ПОЛ при неизменном уровне ТБК-рп и снизил ОМБ (P<0,05) и ОВП (P<0,05) в продолговатом мозге молодых самок.

В группах старых крыс эффект антиоксидантов имел схожие между собой черты. И а-токоферол, и эмоксипин на фоне ингаляторного воздействия ССГ снизили содержание ТБК-рп и ОМБ в продолговатом мозге старых самцов. Однако витамин Е снизил уровень ОМБ в 2 раза, по сравнению с группой, получавшей только ССГ, а эмоксипин - в 1,3 раза. У старых самок в продолговатом мозге действие применяемых антиоксидантов проявилось по разному. а-токоферол более значимо на 61,4% снизил уровень ТБК-рп (по сравнению с опытом), чем эмоксипин, и приблизил это значение к контрольному. Несмотря на то, что эмоксипин снизил этот показатель на 54,6% по сравнению с опытной групп-пой, уровень ТБК-рп остался выше контроля. Кинетические же показатели ПОЛ снизились только на фоне предварительного введения эмок-сипина. Оба антиоксиданта предотвратили накопление ОМБ на фоне хронических ингаляций и снизили ОВП в продолговатом мозге.

В спинном мозге у молодых самок ССГ вызвал резкое снижение показателей ПОЛ (ТБК-рп и сп.ПОЛ). Введение витамина Е привело к значимому увеличению ТБК-рп и скорости спонтанного ПОЛ до уровня превышающего даже контрольные значения, а эмоксипина – к увеличению уровня ТБК-рп (P<0,05), но падению скоростей ПОЛ и по сравнению с опытной, и по сравнению с контрольной группой. У старых самцов повышение под действием ССГ уровня ТБК-рп, окисленной модификации белков в спинном мозге были успешно снижены антиоксидантами. В спинном мозге старых самок оба антиоксиданта предотвратили последствия окислительного стресса, вызванного ССГ, в результате чего были снижены ПОЛ и ОМБ.

Выводы: анализируя полученные нами результаты по исследованию влияния ССГ Астраханского месторождения можно заключить, что реакция разных отделов ЦНС на токсикант неодинакова, что еще раз подтверждает факт неоднородности мозга и разной чувствительности его к изученному воздействию. Своевременное применение антиоксидантов может способствовать нормализации многих характеристик СРО.

Результаты наших экспериментальных исследований свидетельствуют о необходимости поддержания гомеостаза в достаточно узком интервале, поэтому как повышение, так и снижение СРО могут повлечь необратимые изменения в структуре клеточных и внутриклеточных мембран и, как следствие, изменение их физико-химических характеристик. Во всех тканях ЦНС повышенное содержание ОМБ в опытной группе под действием антиоксидантов снижалось. Таким образом и α-токоферол, и эмоксипин проявили себя как достаточно сильные антиоксиданты. Ткань мозга более чутко реагирует на действие α-токо-ферола, чем на эмоксипин, что проявляется в модуляции ПОЛ на фоне снижения ОМБ у молодых животных. Введение антиоксидантов на фоне воздействия ССГ у старых крыс приводит к более выраженному антиоксидантному эффекту во всех изучаемых нами отделах ЦНС, что говорит о своевременности и целесообразности антиоксидантной терапии на этом этапе, однако снижение уровня ОМБ говорит о положительных эффектах антиоксидантной терапии и у молодых животных.