THE USE OF PHOTOTHERAPY FOR THE CORRECTION OF OXIDATIVE STRESS ASSOCIATED WITH EXPERIMENTAL CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE

Full Text

В патогенезе хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) значительную роль играет окислительный стресс (ОС) [9]. При этом развивается выраженный дисбаланс оксидантно-антиоксидантных систем, в результате которого начинает вырабатываться патогенная концентрация активных кислородных метаболитов (АКМ) [3]. В формировании ОС активно участвует и пул эритроцитов. Эритроциты в связи с особенностями их метаболизма (окисление гемоглобина в метгемоглобин, наличия металлов переменной валентности и др.) активно вырабатывают АКМ [8]. Основной мишенью свободных радикалов в клетке являются биомембраны. Особенностью перекис-ного окисления липидов в мембранах следует считать его цепную реакцию с разрушением ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав фосфолипидов (ФЛ) мембран [1], вследствие чего повреждается их структурная и функциональная целостность и генерируется целый ряд жирнокислых радикалов, которые впоследствии реагируют с другими липидами, протеинами и нуклеиновыми кислотами, запуская тем самым каскад переноса электронов. Это в итоге приводит к повреждению различных структур — от повышения проницаемости мембраны до лизиса клетки [4]. Изменениям фосфолипидного состава мембран эритроцитов отводится большая роль в регуляции трансмембранного транспорта ионов, модификации активности различных белков мембраны. Общность строения плазматических мембран различных органов и тканей позволяет думать, что процессы, происходящие в мембране эритроцитов, отражают изменения в мембранах других органов и тканей [2]. Так, изменение пластичности мембран эритроцитов отражает общее повреждение биомембран организма [11]. Усиление интенсивности свободнорадикального окисления (СРО), приводящее к повреждению клеток, способно отягощать течение любого заболевания. Это обусловливает необходимость включения в состав комплексной терапии ХОБЛ средств с анти-окислительным действием, оказывающих стабилизирующее действие на клеточные мембраны. В этом смысле одним из перспективных направлений в современной медицине является использование инфракрасных (ИК) излучателей с керамиче- ским покрытием, имеющих узкий спектр волн [5]. Обнаружено биологическое действие ИК-излучения по отношению к культурам клеток. Метод основан на нормализации обменных и устранении патологических процессов ИК-воздействием, находящимся в резонансе с процессами, которые необходимо скорректировать [5, 6]. Изучению процессов ОС в эритроцитах при ХОБЛ посвящено довольно много исследований, но влияние физических факторов на него остается малоисследованным. Цель исследования заключается в изучении состояния показателей оксидантной и антиоксидантной системы, а также фосфолипидного спектра эритроцитов при экспериментальной ХОБЛ в динамике фототерапии ИК-излучением от ламп с керамическим покрытием. Материалы и методы Для исследования были использованы белые беспородные крысы массой 180—200 г, у которых вызвана модель ХОБЛ путем хронического воздействия табачного дыма в специальной камере в течение 2 мес по методу К. Р. Тухтаева и Р А. Шукурова [12]. Морфологическое исследование ткани легких после 60 дней воздействия табачного дыма подтвердило развитие у животных бронхоспазма с утолщением слизистой оболочки бронхиол, выявило признаки ма-крофагальной реакции, пневмосклероза и васкуляри-зации альвеолярной ткани. В исследование включили 32 крыс с экспериментальной моделью ХОБЛ, поделенных на следующие группы: 1-я — 19 крыс, получивших фототерапию, кровь которых обследована через 10 дней лечения и в отдаленные сроки (через 20—30 дней после окончания курса), 2-я — 13 крыс без лечения. В качестве контроля использовали кровь 6 здоровых особей. Кровь для исследования получали традиционным методом декапитацией животных. В качестве стабилизатора использовали 3,4% раствор цитрата натрия в соотношении 1:9. Лечение животных с экспериментальной ХОБЛ проводилось с использованием электромагнитного излучения ИК-диапазона от медицинских излучателей серий KL, ZB и GI, имеющих керамическое покрытие и генерирующих импульсы в диапазоне длин волн от 8 до 50 мкм [5, 7]. Лампы применялись комплексно в течение 10 дней по схеме: по 5 мин первые 5 дней, затем по 10 мин в оставшиеся дни. Перед кур ФИЗИОТЕРАПИЯ, БАЛЬНЕОЛОГИЯ и РЕАБИЛИТАЦИЯ 2/2012 сом фототерапии животным эпилировали шерсть со спинок. Количественно определяли уровни следующих показателей ОС в эритроцитах: оксидантную компоненту — по содержанию малонового диальдегида (МДА) по методике И. Д. Стальной; уровень антиоксидантного статуса оценивали по активности катала-зы (КАТ), супероксиддисмутазы (СОД) по методике В. Г. Мхитарян и соавт. Методом тонкослойной горизонтальной хроматографии была исследована фосфо-липидная структура эритроцитарных мембран: общая фракция липидов (ОФЛ), фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилэтаноламин (ФЭ), лизофосфатидилхо-лин (ЛФХ), лизофосфатидилэтаноламин (ЛФЭ), свободные жирные кислоты (СЖК). Статистическая обработка полученных данных осуществлялась с использованием приложения Microsoft Excel методами параметрической статистики. В связи с нормальным распределением данных в выборках статистическую значимость различий средних определяли по критерию Стьюдента с поправкой Бонферрони для множественных сравнений. Используемые статистические параметры — выборочное среднее ± выборочное стандартное отклонение. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05. Результаты и обсуждение Результаты исследования оксидативного стресса в эритроцитах крыс с экспериментальной моделью ХОБЛ представлены в таблице. Полученные данные свидетельствуют об активации процессов СРО в эритроцитах крови крыс с экспериментальной моделью ХОБЛ. При этом отмечалось статистически значимое повышение содержания МДА, который служит маркером ОС, в эритроцитах нелеченых животных более чем в 2 раза (на 134,1%) по сравнению со значениями в группе здоровых крыс. Уровни активности антиок-сидантных ферментов (СОД и КАТ) у этих крыс оказались снижены по сравнению с таковыми здоровых животных на 42,9 и 49,5% соответственно. Такой дисбаланс в системе оксиданты—антиоксиданты индуцирован тканевой гипоксией и воспалительными процессами, характерными для ХОБЛ. В свою очередь усиление процессов СРО приводит к дальнейшему повреждению тканей с высвобождением провоспали-тельных факторов, что замыкает «порочный круг» и способствует прогрессированию заболевания. Активация СРО с уменьшением активности анти-оксидантных ферментов вызывает появление лизо-фосфолипидов, т. е. ФЛ, имеющих только один жирнокислотный остаток [13]. Действительно, в группе экспериментальной ХОБЛ без лечения выявлено снижение содержания основных ФЛ (ФХ и ФЭ) и ОФЛ с увеличением удельного веса лизоформ и СЖК по сравнению с группой здоровых животных: уровень Фх ниже на 34,3%, ФЭ — на 46,7%, ОФЛ — на 23% соответственно. В то же время наблюдалось возрастание ЛФХ на 96,8%, ЛФЭ — на 103,6% и СЖК — на 97,2%. Высокий уровень лизофосфолипидов в мембране нарушает ее структурную целостность и функциональные возможности. Кроме того, современные представления о развитии и исходах воспалительных реакций в организме основываются на признании ведущей роли мембранодеструктивных процессов [10]. В процессе лечения в 1-й группе, где применяли ИК-излучение от ламп с керамическим покрытием, в сравнении с группой больных животных без фототерапии получены следующие результаты. Отмечены более низкое содержание МДА (на 34,5%) и более высокая активность антиоксидантных ферментов (СОД на 25,6% и КАТ на 33,5%) в группе с фототерапией, что ожидаемо сказалось и на структурных изменениях в мембранах эритроцитов. Содержание основных фосфолипидов, а также ОФЛ оказалось на более высоком уровне: ФХ выше на 21,2%, ФЭ — на 32,7%, ОФЛ — на 12,1%. Выявлен более низкий уровень ЛФЭ (на 12,6%) и СЖК (на 32,7%о) в 1-й группе по сравнению со 2-й. Фототерапия ИК-светом с узким спектром излучения оказывает общее воздействие на организм, что Динамика показателей СРО, активности ферментов антиоксидантной защиты и фосфолипидного спектра Крысы с экспериментальной ХОБЛ 1 Показатель через 10 дней фототерапии в отдаленные сроки после фототерапии без фототерапии Здоровые особи (контроль) ^ 1 МДА, нмоль на 1 мг белка 1,29±0,071 1,15±0,051, 2 1,97±0,151, 2, 3 0,84±0,05 1 СОД, ед. акт на 1 мг белка 4,85±0,191 5,09±0,201 3,86±0,151, 2, 3 6,76±0,54 1 КАТ, мкм/мин на 1 мг белка 19,12±1,501 19,73±1,461 14,32±1,381, 2, 3 28,34±3,35 1 ОФЛ, мкг на 1 мг белка 217,8±5,21 227,1±3,21, 2 194,2±6,51, 2, 3 252,0±5,9 1 ФХ, мкг на 1 мг белка 80,70±1,401 84,92±2,261, 2 66,55±2,711, 2, 3 101,36±3,59 1 ФЭ, мкг на 1 мг белка 25,52±1,091 27,22±0,491, 2 19,23±1,991, 2, 3 36,10±2,07 1 ЛФХ, мкг на 1 мг белка 21,76±1,421 18,94±0,831, 2 25,03±4,331, 3 12,72±3,10 1 ЛФЭ, мкг на 1 мг белка 13,17±1,191 10,54±0,471, 2 15,07±1,131, 2, 3 7,40±1,71 1 СЖК, мкг на 1 мг белка 17,57±1,871 16,03±1,76 26,15±1,401, 2, 3 13,26±1,83 1 Примечание. Статистическая значимость различий (р < 0,05): 1 — с контролем; 2 — с группой после 10 дней фототерапии; | 3 — с группой в отдаленные сроки после лечения. 1 2/2012 ФИЗИОТЕРАПИЯ, БАЛЬНЕОЛОГИЯ и РЕАБИЛИТАЦИЯ достигается воздействием на ряд функциональных систем организма: дыхательную, иммунную, систему гемостаза [7], изменения в которых в свою очередь влияют на оксидантно-антиоксидантный статус в клетках. Таким образом, полученные нами результаты нельзя объяснить лишь изолированным влиянием фототерапии на СРО. Следует отметить, что, несмотря на имеющиеся различия в группах животных с экспериментальной ХОБЛ, получавших и не получавших фототерапию, после 10-дневного лечения исследуемые показатели статистически значимо не приблизились к показателям контрольной группы. В отдаленные сроки после фототерапии был отмечен долговременный позитивный эффект. По сравнению с результатами непосредственно после окончания курса лечения выявилось дальнейшее улучшение исследуемых показателей, за исключением активности ферментов антиоксидантной защиты (СОД и КАТ), а также содержания в мембранах эритроцитов СЖК. Таким образом, на основании выполненных исследований можно сделать вывод о том, что при экспериментальной ХОБЛ в мембранах эритроцитов развиваются процессы ОС, а также изменяется соотношение ФЛ с падением их общего количества и возрастанием содержания лизоформ и СЖК. В ходе лечения узкоспектральным ИК-светом от ламп с керамическим покрытием улучшаются показатели как оксидантно-антиоксидантного статуса, так и фосфолипидного спектра крови у крыс с экспериментальной моделью ХОБЛ.

About the authors

Y. D Kayumova

Email: yulduzik.2004@mail.ru

References

Supplementary files