Воздействие водного соединения на основе водного раствора фуллерена С60 на минеральный состав крови кошек

Молекулярный и ионный обмен через клеточные мембраны, играет важную роль в основных метаболических процессах, происходящих внутри живых клеток. Избирательная проницаемость для различных веществ – очень важная характеристика любой биологической мембраны. Особый интерес представляет взаимодействие или проникновение лекарственных веществ с биологическими мембранами [4].

Водорастворимые производные фуллерена привлекли значительное внимание, как перспективные соединения для биомедицинских применений. Они обладают нейропротекторным действием и широким спектром различной биологической активности, такой как антиоксидантная, мембранотропная, противовирусная и антибактериальная [1].

Установлено, что фуллерены и гибридные структуры фуллерен-краситель потенциально можно использовать для противоопухолевой фотодинамической терапии [3].

Подавляющее большинство водорастворимых производных фуллеренов представляют собой амфифильные соединения, состоящие из гидрофобного углеродного каркаса, несущего ряд гидрофильных солюбилизирующих групп. Следовательно, фуллерен может легко интегрироваться в липидный матрикс мембраны, проникать через мембраны и специфически взаимодействовать с некоторыми внутриклеточными мишенями, например, белковыми активными центрами [6].

Соединение на основе водного раствора фуллерена С60, цинка, витаминов D3, C и кверцетина для животных обладает выраженным антиоксидантным, иммуностимулирующим действием, низкой токсичностью, высокой эффективностью в профилактике и лечении свободнорадикальной патологии животных [6].

Подводя итог вышеизложенному, можно сделать вывод, что водорастворимые производные фуллеренов являются перспективными материалами для биомедицинских исследований перспективных фармацевтических соединений. Поэтому исследование взаимодействия водорастворимых производных фуллерена и ионного обмена имеет особое значение для понимания их биологического функционирования in vivo .

Цель работы – изучить влияние водного соединения на основе водного раствора фуллерена С 60 на минеральный обмен крови кошек.

Материал и методы исследований. Исследования проводили в 2023 г. в ветеринарной клинике ООО «Ветеринарная диагностика» (г. Пенза) и ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н.И. Вавилова» (г. Саратов).

Для исследований были сформированы три группы животных по принципу аналогов по 6 кошек в каждой группе.

Первая группа животных служила контролем.

Второй группе животных вводили водный раствор фуллерена С 60 – 1 мл, содержащий 1мг действующего вещества.

Третьей группе животных – композицию на основе водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витаминов D 3 , C и кверцетина для животных, включающего водный раствор фуллерена С 60 – 1 мл (1мг действующего вещества), цинк – 12 мг, витамин D 3 – 500 МЕ, витамин С – 90 мг, кверцетин – 10 мг, вводили подкожно.

Показатели крови определяли на автоматическом биохимическом анализаторе SMT-120V - Seamaty (Китай).

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

Результат исследований. После введения изучаемых соединений животные не проявляли беспокойства, болевая реакция на месте введения отсутствовала. Пищевое поведение не нарушалось.

Содержание Na, P, Ca в сыворотке крови кошек после введения изучаемых соединений представлено на рисунке 1.

Установлено, что после введения изучаемых соединений уровень Na у второй группы животных понизился на 7,9 %, а у третьей группы животных – на 10,2% относительно контроля (3,95±0,33 ммоль/л) (при Р≤0,05) (Рисунок 1). Таким образом, изучаемые соединения влияют на ионный гомеостаз и проявляют свойства блокаторов ионных каналов биомембран. Ингибирование носит обратимый характер, и можно предположить, что взаимодействие происходит во внеклеточных участках канала.

Рисунок 1 – Содержание Na, P, Ca в сыворотке крови кошек, (ммоль/л). Примечание: достоверность различий относительно контроля: * – Р≤0,05

Натрий выполняет и биохимические функции, поскольку он создает и поддерживает ионный и осмотический баланс между внутри- и внеклеточными жидкостями, вызывая развитие возникновения потенциала в возбудимых тканях и генерации нервных импульсов. Трансмембранная разность потенциально обусловлена дифференциацией потребления и химическими веществами градиентами натрия и калия через клеточные мембраны, которые устанавливаются натрий калиевым насосом. Любое изменение содержания натрия в плазме изменяет осмолярность или тонус плазмы и запускает изменение регуляторных механизмов, регулирование потребления и выведения воды для восстановления осмолярности до нормального уровня [2, 5].

Концентрация кальция в крови обычно поддерживается в очень узком диапазоне с помощью очень чувствительного механизма отрицательной обратной связи. Исходная концентрация кальция составила 2,47±0,06 ммоль/л. После введения изучаемого соединения концентрация кальция достоверно не изменилась.

Уровень фосфора в сыворотке крови колебался на уровне от 0,94 до 1,00

ммоль/л у всех групп животных.

Фосфор является незаменимым элементом в организме млекопитающих. Фосфорилирование является ключевым регулятором обмена веществ в клетках, фосфолипиды являются основными структурными компонентами всех клеточных мембран клеток. Содержание фосфора оставалось стабильным после введения изучаемого соединения.

В нашем исследовании мы изучили содержание К после введения соединений на основе фуллеренов. Содержание К в сыворотке крови кошек представлено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Содержание К в сыворотке крови кошек. Примечание: достоверность

различий относительно контроля: * – Р≤0,05

Установлено, что у животных второй и третьей групп уровень К+ достоверно повысился на 11,3 и 14,7 % соответственно, относительно контроля (первой группы).

У кошек внутриэритроцитарная концентрация калия напоминает концентрацию калия в плазме, потому что эритроциты кошек, по-видимому, не обладают достаточно эффективной трансмембранной Na/K насосной активностью для хранения ионов K в пределах эритроцитов против градиента концентрации [8].

Заключение. Таким образом, разработанное соединение оказывает влияние на минеральный состав крови кошек. Установлено, что после введения изучаемых соединений уровень Na у второй группы животных понизился на 7,9 %, а у третьей группы животных – на 10,2% относительно контроля, уровень К у животных второй и третьей групп повысился на 11,3% и 14,7% соответственно, относительно контроля (первой группы). В содержании фосфора и кальция в сыворотке крови достоверных различий не установлено.

Работа выполнена при продержке гранта РНФ № 22-26-00019 «Разработка антиоксидантных и противоопухолевых ветеринарных препаратов на основе нанофуллеренов».