Влияние биологически активной добавки коq10 на обменные про- цессы в тканях и эритроцитах крыс при различном температурном воз- действии

На правах рукописи

Белоусова Елена Сергеевна

Влияние биологически активной добавки «КоQ10» на обменные про-

цессы в тканях и эритроцитах крыс при различном температурном воз-

действии

Специальность 03.00.04 — биохимия

03.00.13 - физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Нижний Новгород, 2009 2

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет»Федерального агенства по здравоохранению и социальному развитию

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Микашинович Зоя Ивановна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Горошинская Ирина Александ ровна.

доктор медицинских наук Зимин Юрий Викторович

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Саратовский государственний медицинский универси тет»Федерального агенства по здравоохранению и социальному развитию

Защита состоится «26» февраля 2009г. в 15 час. 00 мин. на заседании дис сертационного совета Д. 212.166.15 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского (603950, г. Нижний Новгород, пр. Гага рина, 23, корп. 1, ауд. 312)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ННГУ им. Н.И. Лоба чевского Авторефератразослан дата

Ученый секретарь диссертационного совета, д.б.н А.С. Корягин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Важнейшим фактором, определяющим здоровье и продол жительность жизни человека, является питание. Многочисленными исследова ниями (Коденцова В.М. и др., 1993;

Тутельян В.А., 1996;

Горелова Ж.Ю. и др., 1999;

Тутельян В.А. и др., 1999;

Шаховская А.К. и др., 2001;

Агиров А.Х., 2003;

Ай динов Г.Т. и др., 2003;

Новодержкина Ю.Г., 2003;

Суханов Б.П., Керимова М.Г., 2003) установлено, что в последнее десятилетие основу питания населения эко номически развитых стран составляют продукты, прошедшие жесткую технологи ческую обработку. Это приводит к существенному снижению содержания в них биологически активных веществ, оказывающих регулирующее влияние на обмен ные процессы (Бекетова Л.В. и соавт., 2007;

Беркетова Л.В., 2007;

Хайров Х.С., 2007;

Aro A., и др., 1997). Дефицит важнейших микронутриентов наносит ощути мый удар, в первую очередь, по защитным системам организма, подавляя реак ции неспецифической резистентности, создавая и обуславливая тем самым формирование факторов риска развития ряда патологий (Тутельян В.А. и др., 1999;

Елизаров А.Т., Волкотруб Л.П., 2002;

Коденцова В.М. и др., 2002).

Во-вторых, глобальное загрязнение поверхностных вод и суши, ло кальные радиоактивные загрязнения приводят к загрязнению продуктов питания токсическими элементами, пестицидами, антибиотиками, радионуклидами, кото рые также обуславливают ослабление защитных сил организма и в первую оче редь снижают антитоксическую функцию печени, легких, почек, кожи (Доценко В.А., 1990).

С учтом этого целесообразно выделение самостоятельного научного на правления, занимающегося решением комплекса медико-биологических проблем, связанных с экологически обусловленным снижением резистентности организма к патогенным воздействиям. Это станет базой для разработки новых перспективных профилактических технологий, направленных на повышение резистентности к действию факторов малой интенсивности (Литвинов Н.Н., 2003).

На современном этапе в качестве такой технологии наиболее перспектив ным представляется использование биологически активных добавок (БАД) к пище (Тутельян В.А., Княжев В.А., 2000;

Ецко Л.А., Зарбаилова Н.К., 2001;

Олейник Л.В., Бурунсус В.Д., 2001;

Онищенко Г.Г., 2002;

Соловьва В.А., 2003;

Спиричев В.Б., 2006;

Самсонов М.А., 2007).

Широкое внедрение БАД как способа повышения резистентности организма ставит вопрос об адекватном выборе методов и разработке новых методических подходов для оценки состояния функциональных систем организма. В процессе диагностики здоровья необходимо четкое понимание динамики становления ин дивидуального здоровья, что возможно с использованием методов конституцио нальной и донозологической диагностики. В этой связи четко обозначается про блема понимания закономерностей метаболических процессов в соответствии со структурой питания, имеющей региональные и этнические особенности, опреде ление характера влияния на них тех или иных БАД (Микашинович З.И., 2003;

Ту тельян В.А. и др., 2005).

При анализе влияния на организм тех или иных факторов существенный интерес представляет изучение роли системы крови в формировании компенса торно–приспособительных реакций. Эритроциты, тесно контактируя со всеми тка нями и вступая с ними в морфофункциональные взаимоотношения, собственной качественной и количественной перестройкой отражают происходящие в орга низме физиологические и патологические изменения (Микашинович З.И., 1989;

Гаркави Л.Х. и соавт., 1990;

Денисюк В.И., 1991;

Гаркави Л.Х. и соавт., 1998;

Ка мышников В.С., 2000;

Крыжановский Г.Н., 2001, 2002;

Рязанцева Н.В., Новицкий В.В., 2004;

Павлюченко И.И., 2005). Полифункциональная роль эритроцитов в ме ханизмах адаптации и компенсации в условиях гипоксии, газотранспортных про цессах и осуществлении других жизненно важных функций - объясняет высокую информативность результатов изучения функциональных изменений в этих клет ках (Kilfer C.R., Snyder L.M., 2000).

Накопленный фактический материал показывает, что в механизме воздей ствия факторов окружающей среды на живой организм и изменении условий его жизнедеятельности имеется общее патогенетическое звено – избыточная про дукция свободных радикалов (Величковский Б.Т., 2001), а состояние адаптацион но-компенсаторного потенциала организма на клеточном уровне определяется мощностью механизмов антиоксидантной защиты (Нагорная Г.Ю., 2005).

Для понимания особенностей метаболической реакции в ответ на то, или иное воздействие необходимо также использование принципов системного под хода к изучению обменных процессов в органах с разной функциональной специ фичностью, характеризующейся неодинаковой мощностью ферментных систем.

Известно, что тонкое регулирование скорости синтеза макроэргических соедине ний (Fairbanks G., 1980) с учетом потребности в них отдельных органов зависит от взаимодействия системы энергообеспечения с другими системами: нервной, эн докринной, сердечно - сосудистой, дыханием.

Воздействие высоких температур сопровождается развитием генерализо ванной эндокринной реакцией, перераспределением кровотока, развитием гипок сии и активацией ПОЛ, то есть по существу, является «тепловым» стрессом (Бар калая А.И., Верхотин М.А., 1984;

Вагиш М., 1990;

Козлов Н.Б., 1990;

Андреева Л.И., 1999).

Цель исследования: выяснение характера метаболической реакции орга нов (печени, миокарда) и эритроцитов периферической крови крыс под влиянием БАД "Ко Q10" при различном температурном воздействии.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Установить особенности влияния БАД "Ко Q10" на газотранспортную функцию эритроцитов периферической крови у интактных крыс и нахо дящихся в условиях изменения температурного режима окружающей среды.

2. Определить активность ферментов и содержание субстратов углеводно - энергетического обмена в миокарде и печени после вскармливания пищевой добавки интактным животным и крысам, подвергшимся дейст вию повышенных температур.

3. Выяснить характер влияния БАД на процессы гликолиза и гликогенолиза в эритроцитах у животных исследуемых групп.

4. Оценить состояние ферментативной антиоксидантной защиты в тканях и клетках крови у животных, содержащихся в физиологических условиях и при повышенной температуре окружающей среды.

5. Отобрать информативные биохимические показатели для оценки функ ционального состояния организма после прима БАД.

Научная новизна:

В работе впервые показано, что период адаптации к хронической тепловой гипоксии характеризуется резким угнетением обмена глюкозы в миокарде, что может иметь решающее значение в формировании патобиохимических сдвигов.

Впервые проведен комплексный анализ влияния БАД "Ко Q10" на направ ленность метаболических процессов, характеризующих состояние газотранспорт ной функции крови, особенности углеводно-энергетического обмена, антиокси дантной системы в эритроцитах и тканях в физиологических условиях, а также в условиях гипертермии.

Показано, что функционально-метаболические механизмы компенсаторных реакции в эритроцитах и органах после прима БАД неоднозначны и характери зуются функциональной специфичностью.

Научно-практическая значимость работы.

Полученные данные будут способствовать расширению представлений о формировании биохимических механизмов адаптации к тепловой гипоксии. Фак тический материал о влиянии исследуемой БАД будет использован для разработ ки схем целенаправленного воздействия на отдельные звенья гомеостаза в усло виях стресс-реакции, а также разработки и внедрении в практику высокоинформа тивных критериев для оценки функционального состояния систем организма по сле прима БАД.

Результаты исследования будут использоваться в учебном процессе на кафедре общей и клинической биохимии №1 и кафедры клинической диетологии ФПК РостГМУ, в практику врачей-диетологов.

Основные положения, выносимые на защиту:

В условиях физиологического течения обменных процессов БАД 1.

«Ко Q10» способствовала увеличению концентрации 2,3-ДФГ и лактата в эритроцитах, что указывает на повышение эффективно сти кислородтранспортных процессов в крови.

Изменения активности ферментов углеводного обмена в миокарде 2.

у интактных животных после прима БАД «Ко Q10» свидетельству ет об увеличении мощности внутриклеточных энергосистем.

В гепатоцитах животных после прима БАД «Ко Q10» наблюдаются 3.

изменения хода реакций антирадикальной защиты, в основе кото рых лежит увеличение мощности глутатион-зависимого фермен тативного звена.

Характер изменения активности ферментов углеводного обмена в 4.

эритроцитах и миокарде животных с тепловым стрессом после прима БАД «Ко Q10» свидетельствует о снижении тяжести гипок сии.

В условиях теплового стресса БАД «Ко Q10» способствовала адек 5.

ватному перераспределению энергетических ресурсов в органах и активации наиболее эффективных механизмов антирадикальной защиты для поддержания жизненно важных органов в условиях стресс-реакции.

Публикации. По материалам данного исследования опубликовано 14 пе чатных работ, из них 4 в центральной медицинской печати;

3 работы опубликова ны в моноавторстве. Личный вклад автора в опубликованном материале в сред нем Структура и объём диссертации Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, общей характеристика материала и методов биохимических исследований, 3 глав собст венных исследований, выводов, библиографического указателя, содержащего отечественных и 121 зарубежных источников. Объм диссертации - 158 печатных страниц ф. А4, включая 12 таблиц, 1 схему и 21 рисунок.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Эксперименты проведены на 60 белых беспородных крысах самцах массой 180 ± 15,5 г.

В первой серии были проведены исследования на 30 животных, содержав шихся при температуре 18±0,1 °С, что соответствует так называемой зоне ком форта (Колбанов В.В., 2000). Животные были разделены на 2 группы: группа (контрольная) – 15 животных, содержавшихся на общевиварийном рационе;

груп па 2 – 15 животных, получавших в составе рациона БАД «Ко Q10» (производства компании ВитаЛайн (США)) в рекомендуемой дозировке - 10-5 М, что соответству ет 30 мг/кг (Виноградова Л.Ф. и др., 1994).

Для максимального приближения результатов экспериментального иссле дования к применению в практической медицине общевиварийный рацион вклю чал в себя основные продукты питания в произвольных количествах.

Во второй серии были исследованы 30 животных, содержавшихся в услови ях перегревания за счт повышения температуры окружающей среды за пределы «комфортной зоны». Для этого животных выдерживали в суховоздушном термо стате по 8 часов ежедневно при температуре 40±0,5 °С в течение 14 дней. Воздух вентилировали через отверстия в дверце. В этой серии экспериментальные жи вотные также были разделены на 2 группы: группа 3 (группа сравнения) – 15 жи вотных, содержавшихся на общевиварийном рационе;

группа 4 - 15 животных, по лучавших в составе рациона БАД «Ко Q10» в рекомендуемой дозировке (10-5 М) в пересчте на 100г массы. Вскармливание животных проводилось в течение 21 дня и по истечении этого срока были забиты декапитацией. Для исследования исполь зовались гомогенаты печени, желудочков сердца и эритроциты крови.

Метаболические изменения в органах оценивали по комплексу биохимиче ских показателей, характеризующих субстратно - ферментные процессы основных энергетических циклов (гликолиз, гексозомонофосфатный шунт, цепь транспорта электронов). Для углубленного анализа функционального состояния эритроцитов оценивали их газотранспортную функцию по уровню 2,3-дифосфоглицерата. На ряду с этим, изучались показатели, характеризующие состояние антирадикальной защиты и фагоцитоза.

Для определения активности ферментов углеводного обмена и антиради кальной защиты в тканях готовили гомогенат в соотношении 1г ткани : 9мл охлаж днного физиологического раствора (Саркисян О.Г., 2000). Для определения ак тивности ферментов в миокарде кардиомиоциты отделяли от соединительной ткани по методу, предложенному (Messina E. et al., 2004). Для этого, отмытое от крови физиологическим раствором сердце, разделяли на фрагменты размером 2 3 мм3, помещали в трис-НCl буфер (рН=7,5), содержащий 2 мг/мл трипсина и мг/мл коллагеназы и инкубировали 30 мин при t = 37 0С. Реакцию останавливали на холоду, инкубационную смесь подвергали центрифугированию при 1500 об/мин в течение 10 мин. Надосадочную жидкость отбирали.

Для удаления ядерной фракции гомогенаты центрифугировали в холодовой центрифуге при температуре 0-4 0С при 800g в течение 5-7 мин (Черникова Л.М., 1985).

Митохондрии клеток выделяли дифференциальным центрифугированием после гомогенизации на холоду в солевом растворе (0,15 М KCl и 10 мМ трис HCl). Для удаления ядерной фракции гомогенаты центрифугировали 15 мин при 640 g. Фракцию митохондрий выделяли в течение 25 мин при 200000 g с двукрат ным промыванием средой выделения.

Активность ферментов в эритроцитах и гомогенатах тканей исследовали спектрофотометрическими методами. Для определения активности СДГ и ЦХО использовали гомогенат митохондрий (400-500 мг белка в 0,2 мл суспензии). Ак тивность ферментов гликолиза и гексозомонофосфатного шунта, а также антиок сидантной защиты определяли в надосадочной жидкости. Для определения ак тивности ферментов в эритроцитах использовали 20% гемолизат, приготовленный на бидистиллированной воде. Активность цитохромоксидазы определяли в реак ции с диметил-п-фениленом по принципу метода Р.С. Кривченковой (1977) в опи сании З.И. Микашинович (1989). Активность сукцинатдегидрогеназы определяли методом, основанном на использовании тетразолиевого синего C40H32O2Cl2 (мол.

вес 727,63) и феназинметасульфата для создания системы переноса электронов от субстрата дегидрогеназной реакции к соли тетразолия с образованием форма зана (Nordmann et al. (1951) в описании З.И. Микашинович, 1989). Активность ферментов выражали в нмоль/мг белка в мин. Активность гексокиназы определя ли по прописи И.С. Лугановой (1971) в описании О.Г. Саркисяна (2000). Актив ность фосфогексоизомеразы определяли по методу Р.Ф. Езерского (1960) в опи сании З.И. Микашинович (1989). Активность фосфорилазы определяли по прин ципу метода Д.Л. Фердмана и Е.Ф. Сонина (1957). Активность глюкозо-6 фосфатдегидрогеназы определяли по методу Корнберга Л. в модификации За харьина Ю.Л.(1967) по степени восстановления НАДФ в ферментативной реакции с глюкозо-6-фосфатом в присутствии ионов магния. Активность глутатионперок сидазы определяли по методу, описанному А.И. Карпищенко и др. (1999). Актив ность глутатионредуктазы определяли по скорости окисления НАДФН+Н методом Юсуповой Л.Б. (1989). Определение активности миелопероксидазы в плазме кро ви проводили по методу, описанному Шафран М.Г. и Лызловой С.Н.(1975). Актив ность ферментов выражали в мкмоль/г Нв или мкмоль/мг белка. Определение ак тивности супероксиддисмутазы проводили по методу Misra H.P. и Fridovich J.

(1972), в модификации Саркисяна О.Г. (2000). Результат выражали в условных единицах на 1 г Нв или мг белка в мин. Активность каталазы определяли мето дом, предложенным Королюк и др. (1988). Определение концентрации восстанов ленного глутатиона проводили методом Ellman G.L.(1959). Результаты выражали в мкмоль/ г Hb или мг белка.

Для изучения состояния газотранспортной функции эритроцитов определя ли концентрацию 2,3-дифосфоглицерата методом Dyse, Bessman в модификации Лугановой И.С., Блиновым М.Н. (1975), пировиноградной кислоты по Фридеману и Хаугену в модификации П.М. Бабаскина (А.С. СССР №877436, 1981), молочной кислоты по реакции с параоксидифенилом, описанной В.В. Меньшиковым (1987).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили согласно общепринятым методам с определением средней арифметической, ошибки сред ней с использованием программы STATISTICA версия 6.0. О достоверности отли чий учитываемых показателей сравниваемых групп судили по величине t критерия Стьюдента после проверки распределения на нормальность. Статисти чески достоверными считали отличия, соответствующие оценке ошибки вероятно сти р 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В работе проведн анализ состояния кислородтранспортной функции крови, изучен ферментный спектр эритроцитов периферической крови, миокарда и пече ни крыс, выяснен характер изменения активности ферментативного звена антиок сидантной защиты после введения в рацион БАД «Ко Q10» при различном функ циональном состоянии организма, связанным с различным температурным воз действием.

Эритроциты.

Общепризнанным является тот факт, что качественное и количественное изменение состава крови отражает особенности индивидуальной реактивности, а комплексное изучение этих изменений может дать адекватное представление об уровне адаптивных реакций (Микашинович З.И., 1989;

Олемпиева Е.В., 2004;

Fan soni S. еt al., 1985).

Представленный фактический материал свидетельствует, что в эритроци тах крыс, содержавшихся в условиях, соответствующих «зоне комфорта» (группа 2) после введения в рацион БАД «Ко Q10» достоверно увеличилась концентрация 2,3-ДФГ на 61,08% (р0,001) и соотношение лактат/пируват на 650,91% (р0,001) за счт увеличения концентрации лактата на 187,67% (р0,001) относительно жи вотных контрольной группы. Выявленные изменения указывают на необходимость формирования адаптационно-компенсаторной реакции, направленной на улучше ние оксигенации тканей.

Особенностью обменных процессов в эритроцитах является отсутствие митохондрий, поэтому энергетические потребности этих клеток покрываются за счт окисления глюкозы в ходе гликолиза. Нами установлено, что у животных об суждаемой группы после введения в рацион БАД «Ко Q10» активность ключевого фермента гликолиза - ГК достоверно не изменилась по сравнению с группой (интактные животные, содержавшиеся на общевиварийном рационе), при досто верном снижении активности ФГИ на 29,56% (p0,05), гл-6ф-ДГ на 92,79% (р0,001), фосфорилазы на 54,86% (р0,001) по сравнению с контрольной груп пой.

Вместе с тем, в эритроцитах животных, содержавшихся при температуре комфорта, после вскармливания БАД «Ко Q10» выявлено достоверное увеличение активности ферментов первой линии АОЗ - СОД на 186,67% (р0,001) и каталазы на 191,46% (р0,001) относительно контрольной группы. На этом фоне выявлено угнетение глутатион-зависимого звена (снижение активности ГПО на 85,63% (р0,001), ГР на 79,69% (р0,001) и концентрация GSH на 67,49% (р0,001)) по сравнению с животными контрольной группы.

В экспериментальных исследованиях показано, что избыток СОД может путм обратной регуляции ингибировать синтез антиоксидантных ферментов, что делает клетки более уязвимыми к окислительной атаке (Menenghini R. et al., 1995).

По-видимому, в данной ситуации основная защитная роль принадлежит каталазе, которая обладает меньшим сродством к пероксиду водорода и эффективно уда ляет избыток последнего при повышенной продукции (Зенков Н.К. и др., 2001).

В плазме крови животных группы 2 наблюдали достоверное увеличение ак тивности МПО на 272,16% (р0,001), что может являться отражением повышенной функциональной активности макрофагов. С другой стороны необходимо подчерк нуть, что избыточная продукция НОСl способствует окислению сульфгидрильных и тиэфирных групп белков, поэтому наличие в среде молекул, содержащих дан ные группы (например, GSH), существенно снижает цитотоксическое и деструк тивное действие гипогалоидов (Зенков Н.К. и др., 2001), а в обсуждаемой группе выявлено снижение концентрации восстановленного глутатиона.

При оценке состояния кислородтранспортной функции крови у животных, содержавшихся при температуре 40±0,5 0С на общевиварийном рационе (группа 3), выявлено увеличение концентрации 2,3-ДФГ на 219,60% (р0,001), соотноше ния лактат/пируват на 681,72% (р0,001), что связано с повышением в эритроци тах этих животных концентрации лактата на 169,72% (р0,001) и снижение уровня ПВК на 65,79% (р0,001) по сравнению с животными контрольной группы. Ком плекс этих изменений указывает на формирование гипоксии у экспериментальных животных, что соответствует данным, представленным в обзоре литературы.

При содержании животных в условиях, моделирующих гипоксию (группа 3), нами выявлен комплекс изменений, характерных для гипоксического поврежде ния: увеличение интенсивности включения глюкозы в окислительные процессы (увеличение активности ФГИ на 105,86% (р0,001)), активация гликогенолиза (увеличение активности фосфорилазы на 25,14% (р0,001)) и пентозофосфатного шунта (увеличение активности гл-6ф-ДГ на 151,09% (р0,001)) относительно жи вотных контрольной группы.

Вместе с тем, в эритроцитах животных группы 3 (содержались на общеви варийном рационе при температуре 40±0,5 0С) выявляли выраженное увеличение активности СОД на 84,76% (р0,001) и ГР на 183,41 (р0,001) при достоверном снижении активности каталазы на 23,96% (р0,001), ГПО на 50,36% (р0,001) и концентрации восстановленного глутатиона на 57,24 (р0,001)по сравнению с кон трольной группой.

Выявленные изменения указывают на несостоятельность механизмов ан тирадикальной защиты, следствием чего является усиление липидной пероксида ции, истощение антиоксидантной системы, сдвиг равновесия в системе антиокси данты-прооксиданты в сторону преобладания прооксидантов.

Более того, в плазме животных группы 3 определялось увеличение актив ности МПО на 390,20% (р0,001) относительно контрольной группы, что является дополнительным повреждающим факторов, так как увеличение продукции гипога лоидов способствует увеличению цитотоксичности перекиси водорода.

После введения в рацион БАД «Ко Q10» в эритроцитах животных, содер жавшихся в условиях превышения температурного комфорта (группа 4), наблюда ется достоверное снижение величины соотношения лактат/пируват на 84,97% (р0,001), что возможно за счт снижения концентрации лактата на 87,24% (р0,001);

а также концентрации 2,3-ДФГ на 46,07% (р0,001) относительно груп пы 3 (животные, содержавшиеся на общевиварийном рационе при повышенной температуре). Полученные данные позволяют высказать предположение, что в условиях превышения температуры «комфорта» введение в рацион БАД «Ко Q10»

способствует снижению тяжести гипоксии, что связано со снижением пагубного влияния высоких концентраций молочной кислоты, а также нормализацией кисло родтранспортной функции крови.

Нельзя не отметить, что после введения в рацион исследуемой БАД уро вень молочной и пировиноградной кислот значительно ниже физиологических по казателей, но при этом величина соотношения лактат/пируват превышает показа тель у интактных животных на 17,49% (p0,02). Концентрация 2,3-ДФГ сохраняет ся на уровне, превышающем физиологическое значение на 72,34% (р0,001). По некоторым данным тепловое воздействие сопровождается снижением количества эритроцитов и гемоглобина, являющееся результатом гемолиза под влиянием токсических продуктов обмена, даже в период, когда действие температурного фактора уже отсутствует (Шаимбетов О.Ш., 1966;

цит. по Горизонтову П.Д., Сиро тинину Н.Н., 1973). Задержка созревания эритроцитов в этот период связана с торможением функций кроветворной системы. По-видимому, сохраняющийся лак тоацидоз и высокий уровень 2,3-ДФГ может указывать на повышение функцио нальной активности эритроцитов и формирование модуляционного механизма адаптации, связанного со снижением сродства гемоглобина к кислороду.

Введение в рацион БАД «Ко Q10» в условиях моделируемой гипоксии при водит к резкому снижению активности ГК на 82% (р0,001), в то время как актив ность ФГИ увеличилась на 101,77% (р0,001) относительно животных группы 3.

Разнонаправленные изменения активности ферментов гликолиза могут указывать на особенности механизмов адаптации в эритроцитах. Снижение активности ГК может служить отрицательным прогностическим признаком, так как скорость гек сокиназной реакции в эритроцитах является одним из звеньев, лимитирующих ме таболизм глюкозы. В то же время, увеличение активности ФГИ свидетельствует о высокой интенсивности использования глюкозо-6-фосфата в реакциях гликолиза, имеющего значение как поставщик промежуточных продуктов обмена и этот факт может рассматриваться как приспособительный в стрессовой ситуации.

Важно отметить, что введение в рацион БАД «Ко Q10» животным, содер жавшимся при повышенной температуре, способствует снижению повышенной активности гл-6ф-ДГ на 69,74% (р0,001) относительно животных группы 3, что также, на наш взгляд, отражает включение метаболических механизмов адапта ции, так как активация начальных этапов ПФШ рассматривается как неблагопри ятная реакция на гипоксию.

Вместе с тем, после введения в рацион БАД «Ко Q10» животным, содер жавшимся в условиях моделирующих гипоксию (группа 4), выявлено увеличение активности фосфорилазы на 219,19% (р0,001) относительно группы 3, что свиде тельствует о сохранении необходимости мобилизации глюкозы из резервного фонда и сохранении анаэробной ориентации метаболизма.

Введение БАД «Ko Q10» в рацион животных, содержащихся в условиях, мо делирующих гипоксию (группа 4), сопровождается резким снижением активности СОД на 91,27% (p0,001) относительно группы 3. Активность каталазы в эритро цитах животных группы 4 была повышена на 230,14% (р0,001) относительно группы 3. Для многих ферментов, в том числе и для СОД и каталазы, характерно явление перекрстной регуляции активности (Marklund S.,L., 1984). Для каталазы супероксидный анион-радикал является отрицательным эффектором, а Н2О2 - по ложительным, для СОД – наоборот (Дубинина Е.Е., 1998). Снижение активности СОД в условиях гипоксии может иметь решающее значение в формировании дальнейшего повреждения эритроцитов. Выступая мощным ингибитором окисли тельных процессов в них, СОД предотвращает гемолиз, способствует поддержа нию стабильности мембран и формы эритроцитов. Нормальное функционирова ние СОД особенно важно для поддержания реологических свойств крови на фи зиологическом уровне при состояниях, связанных с массовым образованием и на коплением АФК в плазме крови (Гуськова Р.А. и др., 1980). В отношении повы шенной активности каталазы можно сказать, что существует мнение о том, в экс тремальных условиях восстановление пероксида водорода может служить допол нительным источником молекулярного кислорода (Январва И.Н. и др., 2001).

Что касается глутатион-зависимых ферментов, то после введения в рацион БАД «Ко Q10» животным в условиях гипоксии регистрировали выраженное увели чение активности ГПО на 177,78% (р0,002) по сравнению с животными группы 3.

При этом в эритроцитах животных группы 4 определялось достоверно сниженное содержание GSH на 53,72% (р0,001) и активности ГР на 90,41% (р0,001) в срав нении с группой 3. Снижение концентрации GSH и активности ГР - фермента, обеспечивающего регенерацию GSSG, на фоне увеличения активности ГПО мо жет привести к истощению работы всей системы, следствием чего может явиться денатурация гемоглобина и перекисный гемолиз эритроцитов (Кулинский В.И., Ко лесниченко Л.С., 1990).

В то же время в плазме животных группы 4 активность МПО по сравнению с группой 3 достоверно не изменилась, но относительно контрольной группы была увеличена на 385,71% (р0,001). Выше упоминалось, что в данной ситуации вследствие накопления продуктов миелопероксидазной реакции может увеличи ваться токсичность перекиси водорода.

Миокард.

Учитывая тот факт, что убихинон является признанным кардиопротектором и его содержание в миокарде значительно выше, чем в других тканях (Kalen A. et al., 1989), нам представлялось целесообразным изучить уровень обменных про цессов в миокарде экспериментальных животных с различной исходной реактив ностью после вскармливания БАД «Ко Q10»

Нами установлено, что после введения в рацион БАД «Ко Q10» в миокарде животных, содержавшихся в комфортных температурных условиях (группа 2), на блюдается достоверное увеличение соотношения лактат/пируват на 59,76% (р0,001) за счт увеличения концентрации лактата на 34,97% (р0,001) и сниже ния уровня пирувата на 17,86% (р0,01) относительно контрольной группы. Вы явленные изменения свидетельствуют об изменении направленности обменных реакций в сторону превалирования их анаэробной фазы.

Изменение кислородного режима в сердечной мышце влечт за собой рез кое изменение активности энергопродуцирующих систем. Прежде всего, в мио карде животных исследуемой группы зарегистрировано выраженное увеличение активности ферментов дыхательной цепи - СДГ на 222,86% (р0,001) и ЦХО на 131,30% (р0,001) по сравнению с контрольной группой, что указывает на высокий уровень окислительного фосфорилирования.

Кроме того, в миокарде животных группы 2 регистрируется достоверное увеличение активности ГК на 114,68% (р0,001) и ФГИ на 187,36% (р0,001), что является отражением активного включения глюкозы в окислительно восстановительные процессы. Адекватный уровень глюкозы обеспечивается в ре акциях глюконеогенеза и гликогенолиза. Учитывая тот факт, что после введения в рацион БАД «Ко Q10» животным исследуемой группы и в миокарде, и в эритроци тах выявлено накопление лактата, приводящее к снижению уровня рН и измене нию активности ферментов глюконеогенеза, то в этих условиях потребности орга низма в глюкозе обеспечиваются за счт распада гликогена, на что указывает достоверное увеличение активности фосфорилазы на 224,09% (р0,001) по срав нению с контрольной группой. По мнению Соболевского В.И. и Елисеева В.В.

(1983) усиление активности фосфорилазы также указывает на усиление анаэроб ного метаболизма и, в частности, гликогенолиза.

Увеличение ферментов обмена глюкозы может свидетельствовать о пере ориентации метаболизма миокарда на преимущественное окисление углеводов.

Особенностью метаболизма миокарда является преобладание аэробного окисле ния и углеводов, и жирных кислот, однако в сложившихся условиях превалирова ние окисления углеводов позволяет обеспечить синтез АТФ, адекватный уровню потребляемого кислорода. Кроме того, в пересчте на 1 моль потреблнного ки слорода, энергетический выход от расщепления глюкозы гораздо выше, чем при окислении жирных кислот. Выше сказанное позволяет сделать вывод, что при фи зиологическом течении обменных процессов БАД «Ко Q10» способствует повыше нию мощности энергосистем миокарда при снижении уровня потребляемого ки слорода.

В миокарде животных группы 2 регистрируется выраженное достоверное увеличение активности СОД на 183,78% (р0,001) при достоверном снижении ак тивности каталазы на 74,45% (р0,001) по сравнению с животными контрольной группы. При этом достоверно увеличивалась активность ГПО на 143,29% (р0,001), ГР на 179,07% (р0,001) и концентрация GSH на 167,08% (р0,001) от носительно животных группы 1 (контрольная группа). Показано, что именно ГПО является ключевым ферментом защиты от окислительного повреждения, как при физиологическом течении обменных процессов, так и в условиях патологии. Это положение подтверждается данными, полученными Raes M. et al. (1987).

При повышении температуры среды обитания в миокарде животных проис ходит достоверное увеличение соотношения лактат/пируват на 78,19% (р0,001) и уровня лактата на 57,66% (р0,001), снижение концентрации пирувата на 14,29% (р0,02) по сравнению с животными контрольной группы, что свидетельст вует о формировании тканевой гипоксии. В условиях гипоксии ряд ключевых пози ций в поддержании энергетического гомеостаза в сердечной мышце принадлежит гликолизу и гликогенолизу. Гликолитическая продукция ATP в работающем сердце составляет небольшую долю от общей продукции аденозинтрифосфата, между тем полагают, что гликолиз играет особенно важную роль в обеспечении приспо собительных изменений в миокарде, которые по тем или иным причинам сопро вождаются снижением дыхания и окислительного фосфорилирования, обеспечи вая сохранность структурной и физиологической активности органа.

Однако в нашем эксперименте в миокарде животных анализируемой группы выявлено угнетение реакций метаболизма глюкозы и гликогена, о чм свидетель ствует снижение активности ГК на 89,91% (р0,001), ФГИ на 31,03% (р0,001), гл 6ф-ДГ на 91,95% (р0,001) и фосфорилазы на 21,75% (р0,001) относительно жи вотных контрольной группы.

При исследовании активности ферментов терминального окисления в мио карде животных, содержавшихся при температуре 40 0С, выявлена весьма харак терная реакция на гипоксию со стороны дыхательной цепи, то есть выраженное достоверное увеличение активности СДГ на 64,76% (р0,001)и снижение активно сти ЦХО на 65% (р0,001) (биохимические «ножницы») относительно контрольной группы.

В условиях гипоксии после истощения фонда кислорода, связанного с ми оглобином и гемоглобином, снижается и концентрация субстратов окисления, вследствие повреждения митохондриальных мембран и снижения активности мембранных ферментов нарушаются процессы окислительного фосфорилирова ния и транспорта АТФ из митохондрий к местам е использования. Это приводит к снижению концентрации АТФ и креатинфосфата (КФ) и накоплению продуктов метаболизма макроэргов.

Развитие гипоксии сопровождается резким дисбалансом в системе антиок сиданты/прооксиданты с усилением активности реакций свободно - радикального окисления (Пшенникова М.Г., 2000). Так, при гипоксии в миокарде животных груп пы 3 (содержались при повышенной температуре на общевиварийном рационе) регистрируется увеличение активности СОД на 185% (р0,001), ГПО на 317,71% (р0,001), ГР на 82,56% (р0,001) и содержания GSH на 154,11% (р0,001) при достоверном снижении активности каталазы на 97,81% (р0,001) относительно контрольной группы.

После введения в рацион БАД «Ко Q10» в условиях моделируемой гипоксии регистрируется выраженное снижение соотношения лактат/пируват на 50,77% (р0,001), уровня лактата на 75,97% (р0,001) и увеличение уровня пирувата на 37,50% (р0,05) относительно группы 3. Снижение соотношения лактат/пируват указывает на уменьшение тяжести гипоксии и степени выраженности анаэробной направленности обменных процессов.

Обращает внимание, что в условиях гипоксии введение экзогенного убихи нона способствует усилению интенсивности реакций гликогенолиза (повышение активности фосфорилазы на 148,75% (р0,001) по сравнению с животными группы 3.

По данным литературы, в условиях гипоксии переориентация метаболизма миокарда с аэробного окисления жиров и углеводов на более экономный ана эробный гликолиз способствует существенному улучшению работы сердца в по стгипоксическом периоде (Liu B. et al., 1996). Обращает внимание, что под влия нием БАД в миокарде животных 4 группы определяли достоверное снижение ак тивности ферментов гликолиза - ГК на 20% (р0,02) и ФГИ на 43,33% (р0,001) относительно группы 3.

Одновременно у животных группы 4 выявлено достоверное снижение ак тивности гл-6ф-ДГ на 18,46% (р0,001) относительно животных группы 3.

После введения исследуемой БАД в миокарде животных активность СДГ достоверно не изменилась относительно группы 3. Активность ЦХО после прима БАД ещ больше снизилась на 22,04% (p0,001) относительно животных группы 3.

В условиях разобщения окисления и фосфорилирования, сопровождающе го гипоксию, активация СДГ будет свидетельствовать о мобилизации резервов. По мнению Кондрашовой М.Н. (1975;

1976) такая реакция является «реакцией трево ги» на ферментативном уровне и эффективным механизмом адаптации к измене нию кислородного режима. Кроме того, согласно современным представлениям сохранение сукцинатоксидазного окисления при гипоксии выполняет триггерную роль. На модели гипоксии показано, что ингибирование митохондриального ком плекса I полностью блокировало гипоксическую индукцию HIF-1, тогда как вос становление окисления на уровне сукцинат-зависимого участка способствовало восстановлению транскрипционной активности. Это связано с тем, что регулятор ный кислородзависимый процесс пролилгидроксилирования и протеасомной де градации HIF-1 сопряжн с утилизацией –кетоглутарата и образованием и нако плением сукцината, являющегося аллотерическим ингибитором этого процесса (цит. по Лукьяновой Л.Д. и соавт., 2007) Введение в рацион «Ко Q10» (животные группы 4) способствует снижению активности СОД на 76,77% (р0,001), в то время как активность каталазы досто верно не изменилась относительно животных группы 3.

В миокарде животных группы 4 установлено достоверное снижение повы шенной активности ГПО на 95,87% (р0,001), ГР на 57,96% (р0,001) и концентра ции GSH на 55,87% (р0,01) относительно группы 3.

Таким образом, данные об активности основных антиоксидантных фермен тов позволяют утверждать, что введение коэнзима Q10 в миокарде сопровождает ся тенденцией к восстановлению антиоксидантного статуса клетки. В то же время нельзя сделать однозначный вывод о нормализации этих процессов при сравне нии их с данными контрольной группы. Надо полагать, что более длительное вскармливание животным или увеличение дозировки коэнзима Q10 окажет более выраженный саногенный эффект.

Печень.

Введнный per os экзогенный Ко Q в большом количестве локализуется в крови и печени (Turunen M. еt al., 1999;

Dallner G., Sindelar P.J., 2000). В связи с этим нам представлялось интересным изучить уровень обменных процессов в пе чени экспериментальных животных после прима ими БАД «Ко Q10» при различ ных температурных режимах.

Введение в рацион БАД «Ко Q10» животным с физиологическим течением обменных процессов (группа 2) способствовало снижению активности ГК на 86,49% (р0,001) по сравнению с контрольной группой. В печени содержится изо форма ГК IV, называемая глюкокиназой. Глюкокиназа обладает более высокой специфичностью по отношению к глюкозе по сравнению с другими сахарами. В нормальных условиях глюкокиназа обеспечивает фосфорилирование до 90% глю козы в печени, что обеспечивает беспрепятственный синтез гликогена при высо кой концентрации глюкозы в системе воротной вены. В отличие от других изо форм ГК, глюкокиназа не ингибируется глюкозо-6-фосфатом и снижение активно сти фермента, как правило, связано со снижением поступления экзогенного суб страта. В условиях дефицита экзогенных углеводов адекватный уровень глюкозы обеспечивается в ходе реакций гликогенолиза и глюконеогенеза. Так, в печени животных группы 2 после вскармливания БАД «Ко Q10» выявляли увеличение ин тенсивности гликогенолиза, о чм свидетельствует увеличение активности фос форилазы на 153,02% (p0,001) по сравнению с контрольной группой.

Интересно отметить, что на фоне снижения активности ГК в печени живот ных группы 2 после введения в рацион БАД «Ко Q10» отмечается увеличение ак тивности ФГИ на 209,26% (p0,001) относительно животных контрольной группы, что может свидетельствовать об увеличении «метаболической» роли фруктозы в реакциях обмена. Основным путм использования фруктозы является е участие в реакциях глюконеогенеза. Однако в печени фруктоза, в основном, окисляется до дигидроксиацетон-3-фосфата, который через образование глицерол-3-фосфата включается в синтез триацилглицеридов.

После введения в рацион БАД «Ко Q10» животным, содержавшимся при температуре «комфорта» (группа 2) в печени наблюдается достоверное увеличе ние соотношения лактат/пируват на 412,54% (р0,001), уровня лактата на 182,67% (р0,001) и снижение концентрации ПВК на 36,11% (р0,001) относительно кон трольной группы. Возможно, что увеличение концентрации лактата связано с уси лением его транспорта из миокарда в цикле Кори, так как печень является основ ным органом, утилизирующим лактат. Кроме того, для печени характерна низкая величина соотношения НАДН/НАД+, поэтому лактатдегидрогеназная реакция сдвинута в сторону образования лактата, который затем включается в реакции глюконеогенеза.

Введение в рацион БАД «Ко Q10» животным группы 2 в печени способство вало снижению активности гл-6ф-ДГ на 93,05% (p0,001) по сравнению с кон трольной группой. Значение глюкозо-6-фосфатдегидрогеназной реакции в печени определяется участием восстановленных эквивалентов НАДФН+Н+ в реакциях микросомального окисления, биосинтезе холестерина и жлчных кислот и т.д. Ре акции окислительного этапа ПФШ протекают только при условии, что восстанов ленный кофермент НАДФН+Н+ возвращается в исходное окисленное состояние при участии НАДФН-зависимых дегидрогеназ.

Исходя из этого, можно предположить, что снижение активности фермента может быть связано с изменением потребностей гепатоцитов в НАДФН+Н+, то есть за счт снижения потребности в процессах биосинтеза.

В то же время, у животных группы 2 после вскармливания им БАД «Ко Q10»

определяли значительное повышение активности СДГ на 182,86% (p0,001), при этом активность также ЦХО повышалась, но в наименьшей степени - 19,61% (p0,01) относительно контрольной группы. Неравнозначное повышение активно сти СДГ, относящейся к начальному участку дыхательной цепи, и ЦХО, которая является конечным звеном терминального окисления, может указывать на моно полизацию цепи переноса электронов сукцинатом и, как правило, является меха низмом срочной адаптации к недостатку кислорода.

В печени животных группы 2 после вскармливания БАД «Ко Q10» выявили достоверное снижение активности СОД на 29,73% (p0,001) и концентрации GSH на 27,69% (p0,001) по сравнению с контрольной группой.

Согласно современным представлениям, тезис о биологической защитной роли СОД не столь очевиден, так как токсичность супероксидного анион-радикала невысока. Существует мнение, что СОД и восстановленный глутатион образуют своеобразную антиоксидантную систему (Munday R., Winterboume C., 1989). Воз можно, что снижение концентрации GSH, в данном случае, связано, с одной сто роны, с ингибированием СОД, а, с другой, не исключается его использование в качестве низкомолекулярного антиоксиданта.

Одновременно в печени животных обсуждаемой группы выявили достовер ное увеличение активности ГПО на 102,53% (p0,01) и ГР на 205,67% (p0,001).

Обращает внимание, что активность каталазы была снижена на 54,59% (p0,001) относительно контрольной группы, что свидетельствует об устранении избытка пероксида водорода за счт активации ГПО.

Каталаза и глутатионпероксидаза представляют собой эффективный меха низм защиты клеток от пероксида водорода (Torrielli M.V., Dianzani M.U., 1984), при этом первый фермент наиболее активен при высоких концентрациях Н2О2, второй проявляет максимальную активность при низком содержании субстрата (Eaton J.W., 1991). Уровень внутриклеточных ГПО и каталазы зависит и, возможно, регу лируется образованием Н2О2 (Меньщикова М.Б. и соавт., 2006).

Что касается активности ГР, то необходимо отметить, что активность фер мента напрямую зависит от присутствия восстановленных коферментов НАДФН+Н+ и обнаруженное нами увеличение активности фермента на фоне сни жения активности гл-6ф-ДГ подтверждает тезис о высокой устойчивости ГР (Ми кашинович З.И., 1989).

Содержание животных при повышенной температуре (группа 3) сопровож дается выраженным увеличением активности фосфорилазы в печени на 173,55% (р0,001) и снижением активности ГК на 87,35% (р0,001), тогда как активность ФГИ достоверно не изменилась относительно контрольной группы. Выявленные изменения целесообразно толковать с позиций того, что повышение температуры среды сопровождается развитием тканевой гипоксии и генерализованной стресс реакциии, характерной чертой которой является значительный выброс в кровь ка техоламинов (адреналин) и глюкокортикоидов (кортизол). Эффект адреналина в печени определяется фосфорилированием (активацией) гликогенфосфорилазы, обеспечивающей быструю мобилизацию глюкозы для обеспечения жизненно важ ных органов «высокоэнергетическим» топливом.

Обращает на себя внимание выраженное увеличение соотношения лак тат/пируват на 270,97% (р0,001) в печени животных при содержании в условиях превышения температуры «комфорта» на общевиварийном рационе по сравне нию с контрольной группой. При этом уровень пирувата оставался близким к фи зиологическим значениям, а концентрация лактата превышала физиологический уровень на 277,31% (р0,001).

Развитие гипоксии, как правило, сопровождается повышением активности гл-6ф-ДГ. Нами было выявлено статистически значимое снижение активности это го фермента в гепатоцитах крыс группы 3 на 88,88% (р0,001) относительно кон трольной группы. Снижение активности фермента может быть связано с дефици том глюкозы, так как в условиях стресс-реакции, глюкоза, иммобилизованная в печени, используется в основном для обеспечения жизнедеятельности скелетной мускулатуры и мозга.

Развитие гипоксии сопровождается нарушением процессов терминального окисления, что документируется снижением активности СДГ на 25% (р0,01) и ЦХО на 56,62% (р0,001) в гепатоцитах животных группы 3 относительно кон трольной группы.

В гепатоцитах крыс группы 3 выявили достоверное увеличение активности СОД на 73,83% (р0,001), сопровождающееся статистически значимым снижени ем активности каталазы на 84,63% (р0,001) относительно контрольной группы.

Выраженная активация СОД может быть связана со значительным выбросом ад реналина и его последующим окислением, сопровождающимся генерацией су пероксидного анион-радикала. Образующийся в результате СОД-реакции перок сид водорода обладает цитотоксическим действием, механизмы которого весьма разнообразны. В частности, под действием Н2О2 может наблюдаться инактивация каталазы и ГПО (Pigeolet E. et al., 1990). Тем не менее, в нашем эксперименте в гепатоцитах животных группы 3 регистрировали увеличение активности ГПО на 175,11% (р0,001), ГР на 239,72% (р0,001) и концентрации GSH на 27,63% (р0,001) относительно контрольной группы.

После введения в рацион БАД «Ко Q10» животным, содержавшимся при по вышенной температуре (группа 4), выявляли дальнейшее повышение активности фосфорилазы печени на 145,85% (р0,001) ГК на 298,76% (р0,001), а активность ФГИ, напротив, достоверно снизилась на 68% (р0,001) относительно животных, содержавшихся в таких же условиях на общевиварийном рационе. Следует отме тить, что относительно контрольной группы активность ГК снижена на 49,57% (р0,001), тогда как активность фосфорилазы оставалась увеличенной на 572,02% (р0,001), что указывает на сохранение высокой интенсивности гликоли тических процессов в гепатоцитах животных.

После введения в рацион БАД «Ко Q10» величина соотношения лактат/ПВК достоверно не изменилась, однако уровень лактата и пирувата достоверно сни зился относительно животных, содержавшихся при повышенной температуре на общевиварийном рационе.

Введение в рацион БАД «Ко Q10» не способствовало нормализации актив ности гл-6ф-ДГ. Напротив, в гепатоцитах животных группы 4 выявляли статисти чески значимое снижение активности фермента относительно группы 3. Относи тельно контрольной группы активность гл-6ф-ДГ после применения БАД «Ко Q10»

оставалась сниженной на 92,88% (р0,001). Выявленные изменения могут свиде тельствовать о нарушении гомеостатической функции печени и накоплении недо окисленных продуктов метаболизма вследствие дефицита НАДФН+Н+, необходи мого для работы ферментов микросомального окисления.

После вскармливания животным, содержавшимся при повышенной темпе ратуре, коэнзима Q10 выявили достоверное увеличение ферментов дыхательной цепи – СДГ на 61,90% (р0,001) и ЦХО на 55,63% (р0,001) относительно группы 3. При этом относительно контрольной группы активность СДГ в гепатоцитах жи вотных группы 4 было увеличена на 21,43% (р0,01), а ЦХО, напротив, снижена на 32,49% (р0,001).

Ранее упоминалось, что в ходе адаптации к гипоксии нередко развивается явление биохимических «ножниц», когда увеличение активности СДГ сопровож дается снижением активности ЦХО или наоборот – угнетение СДГ сопровождает ся активацией ЦХО. В постгипоксический период какое-то время сохраняет блок на участке НАДН-коэнзим Q, поэтому увеличение активности СДГ может быть свя зано с возросшим окислением ФАД-зависимых субстратов в обход блокированно го участка. В процессе клеточного дыхания ЦХО занимает важное место. Фермент входит в состав внутренней мембраны митохондрий, участвует в транспорте элек тронов с дыхательной цепи на кислород и является составной частью протонного насоса, создающего на мембране электрохимический потенциал, трансформи рующийся в энергию АТФ. Снижение активности фермента свидетельствует о прогрессирующем снижении акцептирования кислорода.

Клетка как целостная структура имеет свой уровень интеграции и регуляции функций. Помимо генетических факторов контроля, закодированных в ДНК ядра клетки, существуют цитоплазматические факторы интеграции, среди которых осо бая роль принадлежит митохондриям. Нейфахом С.А. (1968;

цит. по Горизонтову П.Д., Сиротинину Н.Н., 1973) установлена ведущая роль митохондрий в измене нии деятельности и других органелл клетки. Очевидно, поэтому митохондрии яв ляются наиболее реактивными структурами клетки и быстро изменяют свои раз меры под влиянием любых стрессов. Усиление активности митохондрий ведт к повышению синтеза макроэргов, что необходимо для поддержания процессов жизнедеятельности. В обычных условиях адаптации процесс реализуется с по мощью окислительного фосфорилирования. В условиях гипоксии синтез АТФ мо жет происходить без участия митохондрий за счт включения анаэробного глико лиза. Причиной такой перестройки является изменение структуры и проницаемо сти мембран митохондрий. Это ведт к поступлению АТФ и фермента киназина в клетку, что стимулирует возникновение аэробного гликолиза в цитоплазме.

После введения в рацион БАД «Ко Q10» животным, содержавшимся при по вышенной температуре (группа 4), выявлено достоверное снижение активности СОД на 62,89% (р0,001) на фоне увеличения активности каталазы на 96,74% (р0,001) относительно животных, содержавшихся при такой же температуре на общевиварийном рационе. Необходимо отметить, что относительно контрольной группы активность обоих ферментов оставалась сниженной – СОД на 35,49% (р0,001) и каталазы на 69,75% (р0,001).

В то же время, в гепатоцитах животных группы 4 выявлено достоверное снижение активности ГПО на 81,41% (р0,001), ГР на 69,31% (р0,001) и увеличе ние концентрации восстановленного глутатиона на 41,99% (р0,001) относительно группы 3. При этом относительно контрольной группы активность ГПО была сни жена на 48,86% (р0,01), активность ГР достоверно не отличалась. Обращает внимание, что концентрация GSH оставалась увеличенной на 81,22% (р0,001). В обзоре, представленном Кулинским В.И. и Колесниченко Л.С. (1990), показано, что именно система глутатиона определяет устойчивость организма к окислительному воздействию. Усиление биосинтеза глутатиона является эффективным механиз мом защиты при гипертермии, что подтверждается и нашими данными.

Ниже представлены гистограммы наиболее значимых метаболических из менений после прима БАД «Ко Q10» в исследуемых органах в условиях гипоксии:

Рис. 1. Наиболее значимые метаболические изменения в эритроцитах (а), миокарде (б) и гепатоцитах (в) экспериментальных животных, содержавшихся при повышенной температуре, после вскармливания БАД «Ко Q10» (%):

а) * * * * 300 * * * 200 * * * 100 * * Лактат 2,3-ДФГ ФГИ Фосфорилаза Каталаза ГПО Контрольная группа Группа 3 Группа б) * * * * * * 200 * * * * 100 * * Лактат Фосфорилаза СДГ СОД ГПО GSH Контрольная группа Группа 3 Группа в) * * * * * * 100 * * * * * ГК ФГИ Лактат СДГ ЦХО GSH Контрольная группа Группа 3 Группа Примечание: контрольная группа – животные, содержавшиеся при темпера туре «комфорта» на общевиварийном рационе;

группа 3 - животные, содержав шиеся при повышенной температуре на общевиварийном рационе;

группа 4 – жи вотные, содержавшиеся при повышенной температуре получавшие БАД «Ко Q10».

Из представленных рисунков видно, что характерными чертами влияния БАД «Ко Q10» на обменные процессы в изучаемых тканях при гипоксии является снижение уровня лактата, активация сукцинат-зависимого участка дыхательной цепи, повышение защитного потенциала глутатион-зависимого звена антиради кальной защиты.

На основании полученных результатов можно представить схему формиро вания патогенетических сдвигов при тепловой гипоксии на клеточном уровне и особенности метаболического ответа исследуемых органов на введение убихино на:

гипертермия Перераспределение кровотока и снижение рО гипоксия изменение сродства Hb к кислороду ( 2,3-ДФГ в Напряжение механизмов ферментативной АОЗ:

эритроцитах);

СОД, каталазы во всех исследуемых органах;

лактоацидоз во всех исследуемых органах;

ГПО, GSH, ГР в эритроцитах;

дискоординация путей утилизации глюкозы (разнона- ГПО, GSH, ГР в миокарде и гепатоцитах.

правленные изменения активности ферментов глико лиза и активация ПФШ);

нарушения работы ЦПЭ в миокарде и гепатоцитах.

Коэнзим Q Адаптационно-компенсаторные реакции снижение тяжести гипоксии ( 2,3-ДФГ и гл-6-ф-ДГ в эритро- Стабилизация реакций антиоксидантной защиты:

цитах);

повышенной активности СОД во всех исследуе концентрации лактата во всех исследуемых органах;

мых органах;

активация гликогенолиза в миокарде;

повышение активности каталазы в эритроцитах и гепатоцитах;

активация ЦПЭ в гепатоцитах.

повышенной активности ГПО в миокарде и гепа тоцитах.

Полученные данные позволяют предположить, что увеличение дозировки убихинона или длительности его прима, а также комбинация с препаратом анти гипоксантом позволит получить более выраженный протекторный эффект.

Таким образом, на основании представленного фактического материала можно сделать следующие выводы:

ВЫВОДЫ:

1. Введение в рацион БАД «Ко Q10» животным, содержавшимся при темпе ратуре, соответствующей «зоне комфорта», способствовало изменению обменных процессов в эритроцитах, характеризующихся повышением их функциональной активности, на что указывает увеличение концентрации лактата и 2,3-дифосфоглицерата.

2. В миокарде животных с физиологическим течением обменных процессов «Ко Q10» способствовал значительному усилению реакций метаболизма глюкозы, что может свидетельствовать об увеличение мощности энерго систем органа.

3. В гепатоцитах животных с физиологическим течением обменных про цессов БАД «Ко Q10» способствовала изменению направленности угле водно-энергетического обмена, характеризующейся усилением гликоге нолиза и увеличения мощности дыхательной цепи за счт активации ФАД-зависимого участка. Вместе с тем, выявлена активация глутатион зависых ферментов - наиболее эффективного звена антиоксидантной защиты.

4. При содержании животных в условиях, моделирующих тепловую гипок сию, «Ко Q10» способствует снижению тяжести гипоскии, на что указы вает снижение концентрации лактата во всех исследуемых органах по сравнению с животными, не получавшими БАД.

5. В условиях превышения температуры «комфорта» введение в рацион БАД «Ко Q10» способствовало формировании адаптационного механиз ма в гепатоцитах животных, направленного на снижение интенсивности метаболических процессов и перераспределение энергетических ресур сов для поддержания жизненно важных органов в условиях стресс реакции.

6. В постгипоксическом периоде после вскармливания убихинона выявлена активация глутатион-зависимого ферментативного звена и увеличение содержания восстановленного глутатиона, что можно рассматривать как защитную реакцию в условиях действия повышенной температуры окру жающей среды на организм.

Список работ, опубликованных по теме диссертации, в журналах, ре комендованных ВАК РФ.

Микашинович З.И., Новодержкина Ю.Г., Белоусова Е.С. Некоторые особен ности влияния БАД «Ко Q10» на обменные процессы в миокарде крыс, со державшихся при различных температурных условиях. // Вопросы питания.

– 2007. - №3. – С. 19 – 24.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

Белоусова Е.С., Люлюк О., Селютина К., Сергеева С. Влияние ко 1.

энзима Q10 на процессы углеводно-энергетического обмена в крови крыс. // Материалы I-й межвузовской научно-практической конференции студентов, молодых учных и специалистов «Обмен веществ при адаптации и повреждении». – Ростов-на-Дону, 2002.

– С. 19.

Белоусова Е.С., Анишин Я.В., Ткаченко С.А., Сиднева Е.И. Влия 2.

ние различных биологически активных добавок на процессы пере кисного окисления липидов и обмен углеводов в крови. // Мате риалы I-й межвузовской научно-практической конференции сту дентов, молодых учных и специалистов «Обмен веществ при адаптации и повреждении». – Ростов-на-Дону, 2002. – С. 20.

Белоусова Е.С., Яковенко А., Анишин Я., Акопян А., Востряков М.

3.

Оценка влияния биологически активных добавок «Ко Q10» и «Мно голет» на углеводно-энергетический обмен у крыс. // Аннотация докладов и материалов 57-й Итоговой научной конференции мо лодых учных. - Ростов-на-Дону, 2003. – С. 122.

4. Belousova E.S., Gurnak E.E. The influence of the biologically active additives Coenzyme Q10 and Mnogolet on the rat’s carbonhydrate power exchange. // The Conference of Medical Students, Bialistok, 2003, p. 18.

Белоусова Е.С. Влияние биологически активных добавок на мета 5.

болизм миокарда крыс с изменнной исходной реактивностью. // Тезисы докладов III межвузовской международной конференции студентов, молодых учных и специалистов «Обмен веществ при адаптации и повреждении». – Ростов-на-Дону, 2004. – С. 21-22.

Белоусова Е.С., Анишин Я., Дроботя А., Слепченко Ю., Иванов А.

6.

Влияние биологически активных добавок на метаболизм гепатоци тов крыс. // Аннотации докладов и материалов 58-й Итоговой на учно-практической конференции студентов, молодых учных и специалистов. – Ростов-на-Дону, 2004. – С. 123.

Белоусова Е.С. Биохимические изменения в печени крыс, содер 7.

жавшихся при различных температурных условиях, после введе ния в рацион БАД «Ко Q10». // Труды IV международной конферен ции «Обмен веществ при адаптации и повреждении». – Ростов-на Дону, 2005 г. – С. 29-31.

Белоусова Е.С., Анишин Я.В. Оценка состояния антиоксидантной 8.

системы эритроцитов крыс после введения в рацион ЬАД «Ко Q10»

// Труды IV международной конференции «Обмен веществ при адаптации и повреждении». – Ростов-на-Дону, 2005 г. – С. 31 - 33.

Микашинович З.И., Белоусова Е.С., Анишин Я.В. Оценка состоя 9.

ния антиоксидантной системы гепатоцитов крыс с различной ис ходной реактивностью. // Труды IV-й научно-практической конфе ренции с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека». – Смоленск, 2005. – С. 186-188.

Белоусова Е.С., Поликарпов Р., Анишин Я. Влияние биологически 10.

активной добавки «Ко Q10» на метаболизм крыс, содержавшихся при различных температурных условиях. // Аннотации докладов и материалов 60-й Итоговой конференции молодых учных. – Рос тов-на-Дону, 2006. – С. 159.

Белоусова Е.С., Анишин Я.В. Влияние биологически активной до 11.

бавки «Ко Q10» на обменные процессы в органах и эритроцитах крыс в условиях физиологического течения обменных процессов.

// Труды V-й международной конференции «Обмен веществ при адаптации и повреждении». – Ростов-на-Дону, 2006. – С. 21-24.

Микашинович З.И., Белоусова Е.С. Метаболический ответ миокар 12.

да крыс, содержавшихся при различных температурных условиях, на введение в рацион БАД «Ко Q10». // Материалы I-й научно практической конференции ЮФО «Рациональное и лечебной пи тание». – Ростов-на-Дону, 2006. – С.

Белоусова Е.С., Яковенко А.А. Биохимические изменения в печени 13.

крыс, содержавшихся в различных температурных условиях, по сле введения в рацион БАД «Ко Q10». // Материалы юбилейной научно-практической конференции, посвящнной 50-летию ка федры детских инфекционных болезней РостГМУ «Актуальные проблемы инфекционной патологии у детей». – Ростов-на-Дону.

2006. – С. 23 – 24.

Белоусова Е.С. Оценка эффективности применения БАД «Ко Q10»

14.

при гипертермии. // Труды VII международной научно практической конференции «Здоровье и образование в XXI веке«.

- Москва, 2006. – С. 65.

Белоусова Е.С. Биологически активные добавки. Современный 15.

взгляд на проблему. // Труды VII-й межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и по вреждении». – Ростов-на-Дону, 2006. – С. 20-22.

Белоусова Е.С. Биологически активные добавки. Современный 16.

взгляд на проблему. // Труды VII-й межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и по вреждении». – Ростов-на-Дону, 2008. – С. 20-22.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ АТФ – аденозинтрифосфорная кислота БАД – биологически активные добавки 2,3 – ДФГ – 2,3 - дифосфоглицерат ГК – гексокиназа гл-6-фДГ – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа ГПО – глутатионпероксидаза ГР – глутатионредуктаза МПО – миелопероксидаза Hb - гемоглобин ПВК – пировиноградная кислота ПФШ – пентозофосфатный шунт ПОЛ – перекисное окисление липидов СДГ – сукцинатдегидрогеназа СОД – супероксиддисмутаза ФГИ – фосфогексоизомераза ЦХО – цитохромоксидаза ЦТК – цикл трикарбоновых кислот GSH – восстановленный глутатион GSSG – окисленный глутатион