Торможение развития возраст-связанных изменений микрореологии эритроцитов у крыс на фоне длительных регулярных физических нагрузок

Современная фундаментальная биология уделяет большое внимание изучению на моделях лабораторных животных отдельных возрастных изменений и механизмов их реализации [8]. Все чаще в фокусе внимания исследователей оказываются свойства различных форменных элементов крови [4] и, в первую очередь, наиболее их многочисленной популяции – эритроцитов, в т.ч. при манефестирующих с возрастом сердечнососудистых и обменных заболеваниях [3,7]. Было замечено, что в течение онтогенеза, особенно при развитии в ходе него гемодинамических и метаболических нарушений регистрируется повышение активности тромбоцитов [5] и ухудшение микрореологических характеристик эритроцитов [7], что ощутимо снижает эффективность микроциркуляции и обмена веществ в тканях. Ранее на различных категориях больных и моделях была показана высокая эффективность регулярных мышечных нагрузок в отношении, снижения массы тела, артериального давления и ослабления различных дисфункций [2,10]. При этом, остается не до конца ясен вопрос о воздействии регулярных физических тренировок в течение значительной части онтогенеза на микрореоло-гические свойства эритроцитов. Эти сведения могли бы оказаться весьма полезны для будущих гериатрических исследований, направленных на торможение возрастных изменений реологических характеристик красных кровяных телец. В этой связи в работе была сформулирована цель: оценить онтогенетическую динамику микроре-ологических свойств эритроцитов у крыс на фоне длительных, регулярных мышечных нагрузок.

Медведев Илья Николаевич, доктор медицинских наук, доктор биологических наук, профессор.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследование взяты 26 здоровых 12 месячных крыс-самцов линии Вистар. Контроль был представлен 91-й здоровой крысой-самцом: 30 особей 12 мес. возраста, 32 крысами 18 мес. возраста и 29 особями 24 мес. возраста. Все крысы содержались на стандартном рационе вивария. Крысы экспериментальной группы в течение последующих 12 мес. подвергались ежедневным физическим нагрузкам на горизонтальной беговой дорожке TORNEO фирмы KETLER, движущейся со скоростью 5м/мин. Животные помещались в одну из секций установленного на беговую дорожку деревянного каркаса прямоугольной формы, разделенного деревянными перегородками на 3 части для индивидуального размещения животных. В первый день длительность нагрузки составляла 1 мин., с последующим ее удлинением на 1 мин. в сутки, доводя ее до 25 мин. в сутки и последующей неизменной ее продолжительностью в течение суток до конца наблюдения [9].

У всех наблюдаемых животных интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) плазмы выясняли по содержанию в ней тиобар-битуровой кислоты (ТБК)-активных продуктов набором «Агат-Мед» и ацилгидроперекисей (АГП) с учетом величины антиокислительной активности (АОА) жидкой части крови [1].

В эритроцитах всех крыс определяли концентрации малонового диальдегида (МДА) и АГП, активность супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы, уровни холестерола (ХС) набором «Витал Диагностикум» и общих фосфолипидов (ОФЛ) по содержанию в них фосфора с последующим расчетом соотношения ХС/ОФЛ.

Цитоархитектоника красных кровяных телец выяснялась при помощи световой фазовоконтрастной микроскопии с разделением эритроцитов на дискоциты, обратимо измененные и необратимо деформированные формы. Способность к агрегации у эритроцитов устанавливали с помощью светового микроскопа в камере Горяева, выясняя количество их агрегатов, число проагрегировавших и не вступивших в агрегацию красных кровяных телец во взвеси отмытых эритроцитов [6]. Результаты обработаны критерием (t) Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

У животных, составивших группу контроля, по мере увеличения возраста отмечено усиление характерных внешних признаков старения – потускнение и поредение шерсти, уменьшение активности и аппетита, падение интереса к окружающему, выраженная бледность видимых слизистых. В экспериментальной группе крыс, испытывающих ежедневные физические нагрузки, все эти проявления были менее выражены.

У опытных и контрольных крыс 12 мес. возраста перед началом исследований отсутствовали различия по всем учитываемым показателям. По мере увеличения возраста в контроле отмечено повышение количества АГП и ТБК-продуктов в плазме при понижении ее АОА. При этом, для экспериментальных крыс оказалась свойственна стабильность ПОЛ плазмы и ее антиоксидантной защищенности. Так, в возрасте 24 мес. АГП у них был на уровне 1,59±0,019 Д233/1 мл, ТБК-активные продукты 3,66±0,021 мкмоль/л при величине АОА 32,2±0,37%. У контрольных 24 мес. крыс данные показатели составили 1,95±0,033 Д233/1 мл, 4,22±0,042 мкмоль/л и 26,2±0,27%, соответственно.

В результате регулярных физических нагрузок у экспериментальных крыс в эритроцитах количество ХС оставалось стабильным, составляя к 24 мес. 0,90±0,018 мкмоль/1012эр. при содержании к этому возрасту в них ОФЛ 0,67±0,015 мкмоль/1012эр., что обеспечило неизменность градиента ХС/ОФЛ. На фоне отсутствия регулярных мышечных нагрузок в эритроцитах контрольных крыс количество ХС повышалось, а ОФЛ снижалось, обеспечив у них к 24 мес. возрасту достоверное повышение соотношения ХС/ОФЛ.

В ходе физических нагрузок в эритроцитах крыс отмечено сдерживание возрастного повышения ПОЛ за счет сохранения исходной активности их антиоксидантной защиты. Так, у опытных крыс содержание АГП и МДА в эритроцитах сохранялось до 24 мес. на уровне, свойственном для 12 мес. жизни. При этом, у контрольных животных выявлено постепенное нарастание активности ПОЛ в эритроцитах, что обеспечивалось развивающейся депрессией с возрастом активности их СОД и каталазы (табл.).

У регулярно испытывающих физические нагрузки крыс на протяжении всего наблюдения отмечено сохранение в крови высокого содержания эритроцитов-дискоцитов. Это сопровождалось у них стабильностью количества обратимо и необратимо измененных красных кровяных телец при их повышении у крыс, составивших группу контроля (до 12,4±0,09% и 10,8±0,10%, соответственно). На фоне физических нагрузок у крыс в течение всего срока наблюдения найдено сохранение исходных значений суммы эритроцитов в агрегате, количества этих агрегатов и величины свободно перемещающихся красных кровяных телец (табл.). Отсутствие регулярных физических нагрузок у крыс группы контроля сопровождалось повышением с возрастом суммарного числа эритроцитов в агрегатах, количества этих агрегатов при прогрессивном уменьшении свободных эритроцитов.

ОБСУЖДЕНИЕ

Морфофункциональный статус организма, определяющий его жизнеспособность, будучи напрямую связан с его генетической программой [8] в значительной мере также зависит от состояния реологических и гемостатических свойств крови [3,4]. Именно они весьма существенно определяют объем поступления питательных веществ и кислорода к тканям, создавая условия для адаптации организма в онтогенезе к средовым воздействиям [10]. Видную роль в обеспечении оптимума реологии крови играют микрореоло-гические свойства форменных элементов крови, находящиеся под влиянием со стороны сосудистой стенки [5] и процессов ПОЛ [7].

В проведенном исследовании выяснено, что у крыс на фоне регулярных мышечных нагрузок отмечается усиление антиоксидантного потенциала плазмы, приводя к сдерживанию в ней на невысоком уровне количества АГП и ТБК-продуктов и стимуляции метаболизма в тканях. При этом, ослабление процессов ПОЛ в плазме на фоне физических нагрузок ограничивает альтерацию эндотелия сосудов и наружных структур эритроцитов, тем самым позитивно влияя на их функции [6]. Это дополняется сдерживанием возрастных изменений содержания в эритроцитах крыс ХС и ОФЛ при сохранении их высокой антиоксидантной защищенности.

Развивающаяся ситуация у опытных животных во многом благоприятствует сохранению основной массой эритроцитов своей двояковогнутой формы, что облегчает процесс их перемещения по микроциркуляторным сосудам. У опытных крыс, регулярно выполняющих вынужденные пробежки, количество эритроцитов, измененных путем эхиноцитоза в сферы и

Таблица. Биохимические и гематологические показатели у крыс, длительно испытывающих регулярные физические нагрузки

Показатели	Опытная группа, M±m, n=26			Контрольная группа, M±m, n=91
	12 мес., n=26	18 мес., n=26	24 мес., n=26	12 мес., n=30	18 мес., n=32	24 мес., n=29
АГП в плазме, Д 233 /1МЛ	1,59±0,015	1,56±0,014	1,59±0,019	1,52±0,018	1,60±0,024*	1,82±0,033**
ТБК-активные продукты в плазме, мкмоль/л	3,59±0,012	3,62±0,016	3,66±0,021	3,61±0,022	3,80±0,016*	4,22±0,042**
Антиоксидантный потенциал плазмы, %	32,8±0,33	32,4±0,29	32,2±0,37	32,6±0,24	30,7±0,32*	26,2±0,27**
ХС эритроцитов, мкмоль/1012эр.	0,89±0,016	0,90±0,020	0,90±0,018	0,88±0,024	0,97±0,020*	1,06±0,025**
ОФЛ эритроцитов, мкмоль/1012эр.	0,68±0,019	0,68±0,016	0,67±0,015	0,68±0,016	0,64±0,018*	0,60±0,022**
ХС/ОФЛ эритроцитов	1,31±0,029	1,32±0,033	1,32±0,028	1,29±0,025	1,51±0,028**	1,77±0,036**
АГП эритроцитов, Д 2зз /1012эр.	2,82±0,018	2,83±0,034	3,85±0,039	2,80±0,020	2,83±0,019	3,32±0,022**
МДА эритроцитов, нмоль/1012эр.	1,11±0,010	1,13±0,022	1,14±0,027	1,12±0,022	1,16±0,009	1,38±0,010**
Каталаза эритроцитов, МЕ/1012эр.	9300,0±16,1	9280,0±17,3	9250,0±21,3	9250,0±15,8	8820,0±18,6*	8010,0±20,6**
СОД эритроцитов, МЕ/ 1012эр.	1640,0±9,12	1631,0±7,85	1625,0±10,19	1642,0±8,66	1600,0±16,28	1530,0±9,25**
Дискоциты, %	83,3±0,19	83,0±0,26	82,8±0,22	83,2±0,21	82,8±0,16	76,8±0,12**
Обратимо изм. эритроциты,%	9,7±0,13	9,6±0,20	9,8±0,17	9,6±0,20	9,8±0,13	12,4±0,09**
Необратимо изм. эритроциты,%	7,0±0,15	7,4±0,24	7,4±0,26	7,2±0,12	7,4±0,12	10,8±0,10**
Сумма всех эритроцитов в агрегате	30,4±0,10	30,7±0,08	30,9±0,12	30,6±0,09	32,9±0,15	37,8±0,13**
Количество агрегатов	6,1±0,08	6,2±0,07	6,4±0,10	6,0±0,05	6,4±0,08	7,1±0,11**
Количество свободных эритроцитов	291,2±0,31	290,6±0,34	288,9±0,29	291,7±0,29	285,2±0,28	242,6±0,29**

Примечание: достоверных различий между 12 мес. экспериментальных и контрольных крыс и возрастной динамики показателей у экспериментальных крыс не найдено.

Условные обозначения: достоверность возрастной динамики показателей у крыс обоих групп относительно 12 мес. возраста: * – р<0,05; ** – р<0,01.

покрытых шипами различной формы и путем стомацитоза до односторонне выгнутого диска сохраняется на достаточно невысоком уровне.

Свойственное старым крысам в контроле усиление агрегации эритроцитов было не характерно для их ровесников, испытывающим регулярные физические нагрузки. Это по всей видимости обеспечивалось стабилизацией заряда их мембраны за счет сохранения на ней оптимального количе- ства гликопротеинов, имеющих отрицательный заряд. Ограничение генерации активных форм кислорода у опытных крыс обеспечивало одновременную минимизацию повреждения глобулярных протеинов плазмы, способных соединяться в виде «мостиков» между эритроцитами и реализовывать процесс их агрегации.

Можно полагать, что сохранение в течение второго года жизни невысокой агрегации эри- троцитов у крыс, длительно испытывавших физические нагрузки, во многом связано с ослаблением влияния катехоламинов, концентрация которых при различных неблагополучиях в организме может значительно повышаться, а на фоне регулярных физических нагрузок снижается. При невысокой активности α1-адренорецепторов оказывается невелика и активность системы Са2+-кальмодулин с низким уровнем вовлечения в каскад внутриклеточных реакций фосфатидилинозитола [2]. Невысокая активность α2-адренорецепторов ведет к стимуляции аденилатциклазы, приводя к повышению количества цАМФ в клетке и минимизации входа Са2+ в клетку, что дополнительно сдерживает агрегацию эритроцитов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате длительных регулярных физических нагрузок у крыс в течение второго года жизни сохраняется высокое содержания в крови эритроцитов-дискоцитов, низкий уровень обратимо и необратимо измененных их форм при неактивной их агрегации. Это во многом возможно за счет неизменности в их красных кровяных тельцах значения градиента ХС/ОФЛ, уровня антиоксидантной защиты и ПОЛ.