Особенности продукции активных форм кислорода и антиоксидантов при экспериментальном метаболическом синдроме и его коррекции полифенолами винограда

Введение. В норме соотношение активных форм кислорода и антиоксидантов в организме человека сбалансировано. Однако как повышение продукции производных свободнорадикального окисления и перекисного окисления липидов, так и истощение антиоксидантных защитных механизмов приводит к развитию так называемого оксидативного, или окислительного, стресса (ОС) [1]. Известно, что одним из важнейших факторов, вызывающих оксида-тивный стресс, является абдоминальное ожирение [2, 3]. Жировая ткань при ожирении про- изводит большее количество активных форм кислорода, а также секретирует различные воспалительные цитокины, приводящие к развитию синдрома системной воспалительной реакции (ССВР) и метаболического синдрома (МС) [4]. Полагают, что преобладание продукции этих провоспалительных медиаторов над антивоспалительными адипокинами (прежде всего адипонектином) является главным механизмом, лежащим в основе неблагоприятных последствий абдоминального ожирения и последующего оксидативного стресса.

В последнее время возрастает интерес к использованию продуктов натурального происхождения для коррекции оксидативного стресса [5–8]. Клиническими испытаниями последних лет [9–12], а также нашими исследованиями [13–16] подтверждена активность полифенольных продуктов переработки винограда (ПППВ) при ОС и его последствиях. Между тем даже в настоящее время принципы лечения, а особенно профилактики различных нарушений и заболеваний во многом не базируются на общих механизмах, одним из которых и является развитие оксидативного стресса. Поэтому представляется актуальным изучение применения ПППВ для разработки методов профилактики и терапии проявлений окислительного стресса.

Цель исследования. Изучение особенностей антиоксидантных профилей при метаболическом синдроме, а также эффективности их патогенетической коррекции при помощи ПППВ.

Материалы и методы. Работа выполнена в стандартных условиях вивария. Протокол экспериментальной части исследования на этапах содержания животных, моделирования патологических процессов и выведения их из опыта соответствовал принципам биологической этики, изложенным в Guide for the Care and Use of Laboratory Animals [17] и ГОСТ З 53434-2009 [18]. При завершении научных исследований выведение животных из опыта проводили путем декапитации с соблюдением требований гуманности согласно рекомендациям [19].

Экспериментальные исследования по изучению биологических эффектов ПППВ при метаболическом синдроме проведены на 30 белых крысах-самцах линии Wistar массой 180–200 г (возраст 10–12 нед.) с использованием фруктозной модели метаболического синдрома [20]. Животные всех групп в течение 12 нед. получали стандартную пищу.

Крысы были разделены на 3 группы: 1-я контрольная получала питьевую воду; 2-я контрольная и 1-я экспериментальная группы в качестве питья получали 2,5 % раствор фруктозы. 1-я экспериментальная группа дополнительно ежедневно перорально с помо- щью зонда на протяжении 12 нед. вместе с 0,05 мл воды получала препарат «Фэнокор» (производство ООО «Рессфуд») с суммарным содержанием полифенолов 181,53 г/дм3 (что составляло в среднем 0,05 мл препарата на одну крысу).

У контрольных и опытных животных кровь для исследований получали путем декапитации под эфирным наркозом. У животных всех групп исследовали интенсивность свободнорадикального окисления липидов по концентрации активных продуктов тиобарби-туровой кислоты (ТБК-АП), антиокислитель-ный потенциал – по пероксидазной (ПА) и каталазной активности. Проводили оценку основного сывороточного антиоксиданта церулоплазмина (ЦП) и антиокислительного фермента супероксиддисмутазы. Также определяли активность ферментов протеолиза и их ингибиторов – трипсиноподобную, эластазоподобную активность, активность α-1-ан-титрипсина и кислотостабильных ингибиторов (по стандартным методикам [21]).

Статистическая обработка полученных данных проведена с применением методов вариационной статистики с вычислением средних величин (M), оценкой вероятности расхождений (m), оценкой достоверности изменений с использованием t-критерия Стьюдента. За достоверную принималась разность средних значений при р<0,05.

Результаты. В группах животных с моделированным метаболическим синдромом отмечалось выраженное снижение активности супероксиддисмутазы на 30 %, α-1-антитрип-сина на 66 % (p<0,05) и каталазной активности на 60 % (p<0,05) по отношению к контрольным значениям (табл. 1).

Также сниженными были трипсиноподобная (на 55 %) и эластазоподобная активности (на 65 %; p<0,05). Однако уровень ЦП в группе животных с моделируемым метаболическим синдромом незначительно превышал нормальные значения, что сопровождалось увеличением содержания ТБК-активных продуктов на 34 %. В случае применения «Фэно-кора» для коррекции проявлений метаболического синдрома происходила нормализация содержания супероксиддисмутазы, наблю- дался самый высокий среди экспериментальных животных уровень ТБК-активных продуктов. Уровень ЦП был ниже контрольных значений.

Обсуждение. Нашими исследованиями показана определённая стереотипность изменений в системах антиоксидантной и антипро- теолитической защиты при метаболическом синдроме (табл. 1, 2).

Изменения указывают, по нашему мнению, на активизацию свободнорадикального повреждения вследствие снижения антиоксидантной защиты и последующей активации систем протеолиза.

Таблица 1

Table 1

Сравнительная характеристика параметров оксидативного стресса при МС и его коррекции ПППВ

Comparative characteristics of oxidative stress parameters in MS and its remodeling with GPs

	МС, n=10 MS, n=10	«Фэнокор», n=10 “Fenokor”, n=10	Норма, n=10 Norm, n=10
СОД SDA	233,68±45,36	317,23±91,88	330,12±82,6
ЦП CC	373,77±77,73	298,38±66,04	350,75±97,61
ТБК-А TBA-A	51,24±12,20	73,47±17,16	33,89±9,24
ПА PA	117,89±58,11*	348,31±111,09	563,86±57,94
КА CA	20,15±3,88	21,23±6,41	12,24±3,30
АТА AAT	19,29±5,10*	18,29±5,19*	56,77±5,56
КСИ ASI	7,40±0,83	8,38±0,66	8,52±0,46
ТПА TLA	0,34±0,07*	0,38±0,07	0,76±0,02
ЭПА ELA	0,77±0,17*	0,88±0,08*	2,25±0,28

Примечания: 1. МС – группа животных с моделированным метаболическим синдромом; «Фэнокор» – группа животных с моделированным метаболическим синдромом, корригированным приемом препарата «Фэнокор»; норма – группа интактных животных; СОД – активность супероксиддисмутазы (ед./мл); ЦП – концентрация церулоплазмина (мг/мл); ТБК-А – концентрация ТБК-активных продуктов (нМ МДА/мг); ПА – пероксидазная активность (мМ/(л·с)); КА – каталазная активность (мМ/гНв); АТА – α-1-антитрипсин (ИЕ/мл); КСИ – кислотостабильные ингибиторы (ИЕ/мл); ТПА – трипсиноподобная активность (мкМ/(мл·мин)), ЭПА – эластазоподобная активность (мкМ/(мл·мин)). 2. * – достоверность различий (р<0,05) показателей животных, получавших препараты начиная с 5-й нед., и животных, не получавших препараты.

Notes: 1. MS is a group of animals with a simulated metabolic syndrome; "Fenokor" is a group of animals with a simulated metabolic syndrome, corrected by “Fenokor” intake; norm is a group of intact animals; SDA – superoxide dismutase activity (un./ml); CC –ceruloplasmin concentration (mg/ml); TBA-AP – concentration of TBA-active products (nM MDA/mg); PA – peroxydase activity (mm/(l sec)); CA– catalase activity (mM/gHb); AAT – α-1-antitrypsin (IU/ml); ASA – acid stable inhibitors activity (IU/ml); TLA – trypsin-like activity (mcIU/(ml·min)), ELA – elastase-like activity (mcIU/(ml·min)). 2. * – significance of differences (p<0.05) in animals treated with drugs starting with the 5^th week and untreated animals.

Таблица 2

Table 2

Изменение баланса между продуктами свободнорадикального окисления и антиоксидантами при развитии метаболического синдрома и его коррекции ПППВ

Changes in the balance between free radical oxidation products and antioxidants under metabolic syndrome and its remodeling with GPs

Особенностью реакции антиоксидантной системы при МС был прежде всего рост уровня ЦП – относительно медленный процесс, характерный для хронических состояний. Также ЦП выступает ингибитором перекисного окисления липидов [22, 23]. В нашем эксперименте, по-видимому, возникла повышенная потребность в антиоксидантах, что подтверждалось увеличением содержания ТБК-активных продуктов. Известно, что продукты, образованные при проведении ТБК-те-ста, свидетельствуют о присутствии и пропорциональных количествах липидных перекисей [24]. Следовательно, при метаболическим синдроме наблюдалась выраженная активация перекисного окисления липидов, сопровождавшаяся снижением пероксидазной активности более чем в 5 раз. Последнее вместе со снижением активности супероксиддисму-тазы и резким снижением соотношения ПА/ТБК-А (2,3 в сравнении с 16,6 в норме) и повышением соотношения ЦП/ПА (3,17 в сравнении с 0,62 в норме) свидетельствовало о срыве антиокислительного потенциала. Также, по-видимому, активные формы кислорода способствуют снижению протеазной и антипротеазной активности (ТПА снизилась в 2 раза, а ЭПА и активность α-1-антитрипси-на – в 3 раза по сравнению с контрольной группой (р<0,05) при сохранной активности КСИ), что отражает повреждающую роль системной воспалительной реакции и оксида-тивного стресса. Наши результаты согласуются с исследованиями последних лет, показывающими, что, хотя продукция активных

форм кислорода приводит к увеличению митохондриального дыхания во время стимулирования бета-клеток поджелудочной железы глюкозой и другими источниками энергии при метаболическом синдроме и сахарном диабете 2 типа, экспрессия генов антиоксидантной защиты в бета-клетках необычно низка [25].

Коррекция метаболического синдрома при помощи «Фэнокора» была эффективной. Концентрация супероксиддисмутазы – важнейшего антиоксиданта цитозоля клеток – находилась в пределах нормы, как и уровень КСИ (табл. 1, 2). В то же время в этой группе имелась тенденция к повышению уровня пероксидазной активности (соотношение ПА/ТБК составляло 4,8, что в 2 раза выше такового при МС). Соотношение ЦП/ПА составляло 0,86, лишь незначительно превышая норму. Кроме того, оставались сниженными активность ТПА, ЭПА и АТА, хотя и отмечалась тенденция к нормализации. Таким образом, высокое содержание полифенолов в препарате «Фэно-кор» привело к повышению эффективности антиоксидантной защиты и нормализации ингибиторного потенциала организма экспериментальных животных.

Заключение. Проблема так называемых антиоксидантных профилей в настоящее время является достаточно актуальной [26, 27]. Тем не менее в литературе последних лет отсутствуют четкие критерии, которые позволили бы индивидуализировать и скорректировать антиоксидантную терапию/профилак-тику в соответствии с соотношением актив-

Коэффициенты Coefficients МС, n=10 MS, n=10 Фэнокор, n=10 Fenokor, n=10 Норма, n=10 Norm, n=10 ПА/ТБК-А PA/TBA-A 2,3 4,8 16,6 ЦП/ПА CC/PA 3,17 0,86 0,62 ных форм кислорода и антиоксидантов. Имеется ряд индексов для оценки окислительного стресса [28–32] при различных заболеваниях и состояниях. Но в большинстве своем их вычисление предполагает оперирование громоздкими формулами с измерением целого ряда показателей, что непригодно для экс-пресс-оценки тяжести окислительного стресса, которая необходима для контроля лечения и профилактики индуцированных оксидатив-ным стрессом состояний.

Нами предлагается экспресс-метод оценки баланса между продуктами свободнорадикального окисления и антиоксидантами. Метод основан на вычислении двух отношений:

– отношение пероксидазной активности (ПА) и содержания ТБК-активных продуктов. Отношение характеризует состояние перекисного окисления липидов, так как ПА активи-

рует образование простагландинов из арахидоновой кислоты, а ТБК-тест основан на способности ТБК реагировать с малоновым альдегидом, промежуточным продуктом этапа энзиматического окисления арахидоновой кислоты и конечным продуктом окислительной деградации липидов. Таким образом, данное отношение прослеживает все основные этапы ПОЛ;

– отношение содержания церулоплазмина (ЦП) и пероксидазной активности. Отношение характеризует состоятельность эндогенной антиоксидантной системы, важнейшим представителем которой является ЦП.

Нормализация этих отношений при применении препарата «Фэнокор» позволяет использовать ПППВ с высоким содержанием полифенолов для коррекции антиоксидантного статуса и снижения проявлений ССВР.