Взаимосвязь распределения концентрации ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс
Автор: Борискин П.В., Гуленко О.Н., Девяткин А.А., Каримова Р.Г., Леонов В.В., Павлова О.Н., Тороповский А.Н.
Статья в выпуске: 3 т.243, 2020 года.
Бесплатный доступ
Одной из центральных задач, стоящих перед современными исследователями является поиск маркеров сердечно сосудистых заболеваний, позволяющих своевременно выявлять изменения на ферментативном уровне в системе перекисного окисления липидов - антиоксидантов. Несмотря на достаточно глубокую изученность патологий сердечно-сосудистой системы сведения о функциональной активности клеток миокарда при деструктивных воздействиях и оксидативном стрессе все же недостаточны. В статье представлено исследование взаимосвязей распределения концентраций ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани белых беспородных крыс. С помощью коэффициентов корреляции Спирмена, гамма корреляции и Кендела Тау выявлено достоверное наличие слабой силы обратной корреляционной связи между концентрацией каталазы в сыворотке крови и скелетной мышце (Spearman R = -0,21 при p
Оксидативный стресс, скелетная мышца, сыворотка крови, каталаза, супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза
Короткий адрес: https://sciup.org/142226027
IDR: 142226027 | DOI: 10.31588/2413-4201-1883-243-3-36-40
Текст научной статьи Взаимосвязь распределения концентрации ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс
Центральной задачей физиологии является изучение процессов адаптации гомойотермных организмов к различным факторам среды. Физическая нагрузка является одним из этих факторов. В естественных условиях она несет в себе оздоровительную функцию и расширяет функциональные возможности различных систем организма, в частности дыхательной и сердечно-сосудистой. Но при увеличении объема физических нагрузок изменяется динамика метаболических процессов и возникает поле возможностей для формирования патологических отклонений [1].
Уровень физической активности влияет не только на интенсивность обменных процессов, но и затрагивает процесс формирования и функционирования систем органов, таких как костная, мышечная, сердечно-сосудистая. Так же изменяется эффективность антиоксидантной системы организма за счет интенсификации транспорта кислорода, работы митохондриальной системы. Однако, резервы организма исчерпаемы и сверхнагрузки приводят к нарушению гомеостатического равновесия, вызывая нарушения в окислительно-восстановительных процессах, которые протекают при функционировании всех органов и систем, приводя к патологическим результатам. Причинами являются дефицит кислорода в тканях, избыточная активность симпатоадреналовой системы, сбои в системе ПОЛ-АО [1, 2, 3, 4]. Изменения в работе ПОЛ-АО имеют негативное значение для организма изменяя метаболизм и соответственно отражаются на показателях крови [5, 6, 9, 11, 12]. Вопросы связи гомеостатического равновесия, системы ПОЛ-АО и влияния физических нагрузок на обменные процессы изучены недостаточно, особенно в плане выявления взаимосвязей между ферментами системы ПОЛ-АО в мышечной ткани и сыворотке крови.
Цель исследования: изучить взаимосвязи распределения концентраций ферментов системы перекисного окисления липидов – антиоксидантов в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс.
Материал и методы исследований. Исследование проводили на беспородных белых половозрелых крысах мужского пола одного месяца рождения массой 190-210 г в количестве 150 штук. Животных содержали в виварии в стандартных условиях при свободном доступе к воде и пище. Все животные были вовлечены в эксперимент одновременно.
Концентрацию малонового диальдегида определяли по методу В.В. Рогожина [7]. Согласно методике Королюка М.А. проводили определение активности каталазы [8]. Активность глутатионпероксидазы выявляли по методу В.М. Мойн. Методом Гуревича В.С. определяли активность супероксиддисмутазы [7], а активность глутатионредуктазы и диеновых конъюгатов определяли спектрофотометрически при длине волны 340 нм и 233 нм соответственно.
Концентрации ферментов изучали в скелетной мышечной ткани и сыворотке крови. Для забора крови и мышечной ткани крыс убивали под эфирным наркозом методом декапитации в соответствии с этическими нормами, а затем извлекали скелетную мышечную ткань, ее промывали физиологическим раствором и замораживали.
Гомогенаты скелетной мышечной ткани готовили путем механического измельчения 1 г ткани с 9 мл трис-буфера (рН 7,4), со скоростью 5000 об/мин в сосуде с двойными стенками, постоянно охлаждаемом проточной водой. [10].
Цифровой материал подвергали обработке путем непараметрического корреляционного анализа с использованием ко- эффициентов гамма корреляции Спирмена и Кенделла Тау.
Результаты исследований. По результатам опыта был собран массив числовых данных, отражающий значение концентраций ферментов системы перекисного окисления липидов – антиоксидантов в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс. Эти данные были подвергнуты статистической обработке (Таблица 1). Изначально, статистический анализ был ориентирован на проверку полученных результатов концентраций ферментов на соответствие нормальному распределению с использованием одновыборочного критерия Колмогорова-Смирнова. В результате было установлено, что распределение концентраций каталазы, МДА, СОД, ГП, ГР и ДК в сыворотке крови и мышечной ткани крыс не соответствует нормальному.
В связи с тем при дальнейшей статистической обработке нами были применены непараметрические методы анализа.
Таблица 1 – Распределение значений концентраций ферментов системы ПОЛ-АО в сыворот- ке крови и скелетной мышечной ткани белых крыс
Показатель |
N |
M |
Me |
Min |
Max |
25 Perc |
75 Perc |
10 Perc |
90 Perc |
М |
алоновый диальдегид |
||||||||
Сыворотка крови |
150 |
6,31 |
6,35 |
5,30 |
7,90 |
5,90 |
6,70 |
5,70 |
6,90 |
Скелетные мышцы |
150 |
5,86 |
5,80 |
5,10 |
6,70 |
5,60 |
6,20 |
5,30 |
6,40 |
Каталаза |
|||||||||
Сыворотка крови |
150 |
19,72 |
19,60 |
17,40 |
22,10 |
18,90 |
20,40 |
18,35 |
21,40 |
Скелетные мышцы |
150 |
35,20 |
35,20 |
33,10 |
37,40 |
34,50 |
35,80 |
33,70 |
36,45 |
Глутатионпероксидаза |
|||||||||
Сыворотка крови |
150 |
123,50 |
123,50 |
122,10 |
125,10 |
123,10 |
124,20 |
122,60 |
124,70 |
Скелетные мышцы |
150 |
143,30 |
143,40 |
141,70 |
145,20 |
142,70 |
143,80 |
142,20 |
144,35 |
Супероксиддисмутаза |
|||||||||
Сыворотка крови |
150 |
29,01 |
29,10 |
27,30 |
30,70 |
28,40 |
29,60 |
28,00 |
30,20 |
Скелетные мышцы |
150 |
96,96 |
96,80 |
94,80 |
98,90 |
96,30 |
97,70 |
95,60 |
98,45 |
Глутатионредуктаза |
|||||||||
Сыворотка крови |
150 |
70,75 |
70,80 |
69,40 |
71,80 |
70,40 |
71,20 |
69,80 |
71,60 |
Скелетные мышцы |
150 |
24,65 |
24,60 |
23,10 |
25,90 |
24,20 |
25,10 |
23,80 |
25,70 |
Диеновые конъюгаты |
|||||||||
Сыворотка крови |
150 |
34,31 |
34,30 |
32,90 |
35,60 |
33,90 |
34,70 |
33,50 |
35,10 |
Скелетные мышцы |
150 |
30,24 |
30,20 |
28,50 |
31,90 |
29,50 |
30,80 |
29,10 |
31,50 |
Также, нами проведено исследование по поиску корреляций распределения концентраций ферментов системы перекисного окисления липидов – антиокси- дантов в сыворотке крови и скелетных мышцах крыс с использованием непараметрических коэффициентов корреляции Спирмена (Таблица 2).
Таблица 2 – Коэффициент корреляции Спирмена по распределению концентрации фермен- тов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс
Фермент |
Корреляция по Спирмену |
Valid N |
Spearman R |
p-level |
Каталаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
-0,205246 |
0,011749 |
Супероксиддисмутаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,011671 |
0,887281 |
Глутатиопероксидаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,074324 |
0,366039 |
Глутатионредуктаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
-0,024625 |
0,764856 |
Малоновый диальдегид |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,025319 |
0,758424 |
Диеновые конъюгаты |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,022562 |
0,784048 |
По результатам опыта и табличным данным достоверно установлено наличие обратной корреляционной связи слабой силы между активностью каталазы в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани (R= -0,21 при p ≤ 0,011749).
Также был проведен поиск корреляционных связей между активностью ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс с использованием критериев гамма корреляции и Кенделла Тау (Таблица 3).
Таблица 3 – Коэффициенты гамма и Кенделла Тау корреляции по распределению концен- трации ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс
Коэффициент гамма корреляции |
|||||
MD pairwise deleted Marked correlations are significant at p <0,05000 |
|||||
Фермент |
Корреляция |
Valid N |
Gamma |
Z |
p-level |
Малоновый диальдегид |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,021870 |
0,367952 |
0,712909 |
Каталаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
-0,144658 |
-2,54344 |
0,010977 |
Глутатиопероксидаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,055708 |
0,966356 |
0,333866 |
Супероксиддисмутаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,009665 |
0,167139 |
0,867261 |
Глутатионредуктаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
-0,022371 |
-0,380995 |
0,703207 |
Диеновые конъюгаты |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,015628 |
0,26986 |
0,787270 |
Коэффициент Кенделла Тау |
|||||
MD pairwise deleted Marked correlations are significant at p <,05000 |
|||||
Фермент |
Корреляция |
Valid N |
Kendall Tau |
Z |
p-level |
Малоновый диальдегид |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,020263 |
0,367952 |
0,712909 |
Каталаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
-0,140064 |
-2,54344 |
0,010977 |
Глутатиопероксидаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,053216 |
0,966356 |
0,333866 |
Супероксиддисмутаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,009204 |
0,167139 |
0,867261 |
Глутатионредуктаза |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
-0,020981 |
-0,380995 |
0,703207 |
Диеновые конъюгаты |
сыворотка крови & мышцы |
150 |
0,014861 |
0,26986 |
0,787270 |
Согласно данным, представленным в таблице 3 достоверно выявлена слабой силы корреляционная связь между концентрацией каталазы в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс: Gamma = -0,14 при p≤0,010977; Kendall Tau = -0,14 при p≤0,010977.
Заключение. Примененные три способа непараметрического корреляционного анализа для оценки взаимосвязи распределения концентраций ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетных мышцах крыс выявили, что при активности каталазы в организме животных в пределах физиологической нормы определяется достоверная обратная корреляционная связь слабой силы (R= -0,21 при p≤ 0,011749; Gamma = -0,14 при p≤0,010977; Kendall Tau = -0,14 при p≤0,010977).
ВЗАИМОСВЯЗЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ФЕРМЕНТОВ СИСТЕМЫ
Резюме
Одной из центральных задач, стоящих перед современными исследователями является поиск маркеров сердечно сосудистых заболеваний, позволяющих своевременно выявлять изменения на ферментативном уровне в системе перекисного окисления липидов – антиоксидантов. Несмотря на достаточно глубокую изученность патологий сердечно-сосудистой системы сведения о функциональной активности клеток миокарда при деструктивных воздействиях и оксидативном стрессе все же недостаточны.
В статье представлено исследование взаимосвязей распределения концентраций ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани белых беспородных крыс. С помощью коэффициентов корреляции Спирмена, гамма корреляции и Кендела Тау выявлено достоверное наличие слабой силы обратной корреляционной связи между концентрацией каталазы в сыворотке крови и скелетной мышце (Spearman R = -0,21 при p≤0,011749, Gamma = -0,14 при p≤0,010977; Kendall Tau = -0,14 при p≤0,010977).
Список литературы Взаимосвязь распределения концентрации ферментов системы ПОЛ-АО в сыворотке крови и скелетной мышечной ткани крыс
- Алиев, С.А. Новые аспекты исследований в биохимии физических упражнений и спорта / С.А. Алиев, А.К. Гасанова, С.С. Алибекова // Научный альманах. - 2015. - № 12-2 (14). - С. 397-404.
- Болдырев, А.А. Роль активных форм кислорода в жизнедеятельности нейрона / А.А. Болдырев // Успехи физиологических наук. - 2003. - Т. 34. - № 3. -С. 391.
- Воейков, В.Л. Биофизикохимические аспекты старения и долголетия / В.Л. Воейков // Успехи геронтологии. - 2002. - № 9. - С. 261.
- Гаджиев, А.М. Роль эндогенных и экзогенных антиоксидантов в адаптивной мышечной деятельности / А.М. Гаджиев, С.А. Алиев, С.Е. Агаева // Теория и практика физической культуры и спорта. -Москва. - 2014. - №8. - С. 53-56.
- Закирова, А.Н. Клиникогемодинамические эффекты карведилола, влияние на перекисное окисление липидов и маркеры воспаления у больных ИБС с ХСН. / А.Н. Закирова, Р.Р. Габидуллин, Н.Э. Закирова // Сердечная недостаточность. -2006. - № 7. - С. 1-14.
- Керимова А.К. Влияние физических нагрузок на уровень перекисного окисления липидов в скелетных мышцах / А.К. Керимова, А.М. Гаджиев // Актуальные проблемы физиологии и биохимии. -2004. - C. 256-264.
- Коробейникова, О.Н. Модификация определения продуктов перекисного окисления липидов в реакции с тиобарбитуровой кислотой / О.Н. Коробейникова // Лаб. дело. - 1989. - № 7. - C. 8-10.
- Королюк, М.А. Метод определения активности каталазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванова, И.Т. Майорова // Лаб. дело. - 1988. - № 1. - С. 16-19.
- Максимович, Д.И. Исследование активности антиоксидантных ферментов у крыс с экспериментальным метаболическим синдромом / Д.И. Максимович, Е.О. Корик // ИНТЕРНАУКА. - 2017. - № 12-1 (16). - С. 10-12.
- Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / под ред. Р.У. Хабриева. 2-изд., перераб. и доп. - М.: Медицина. - 2005. - 832 с.
- Mittal, M. Reactive Oxygen Species in Inflammation and Tissue Injury / M. Mittal, M.R. Siddiqui, K. Tran [et al.] / Antioxid. Redox Signal. - 2014. - V. 20. - P. 1126-1167
- Xu, J. Inflammation, innate immunity and blood coagulation / J. Xu, F. Lupu, C. Esmon // Hamostaseol. - 2010. - V. 1.30. - P. 5-9.