Low-intensity ultra-high frequency electromagnetic radiation exerts the antioxidative action under the acute stress conditions

Full Text

Введение Известно, что стресс является одной из адаптационных реакций организма на воздействие факторов внешней среды, которая способствует, с одной стороны, приспособлению и выживанию организма в экстремальных условиях, а с другой - развитию патологических изменений в организме. Человек и животные постоянно подвергаются действию стресс- факторов: болевого, температурного, эмоционального, физического и др. К широко распространенным в современном мире стрессорным факторам относятся психоэмоциональный и физический стрессы. Именно стресс является главнейшей причиной появления и прогрессирования болезней цивилизации, включающих патологию сердечно-сосудистой, нервной, иммунной, пищеварительной, эндокринной систем. Из них сердечно-сосудистые, онкологические. легочные болезни, сахарный диабет и язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки прочно заняли ведущие места среди причин смертности, инвалидности и временной нетрудоспособности. С начала XX столетия уровень заболеваемости стал расти в геометрической прогрессии. Установлено, что главнейшей причиной этого роста является стресс [1]. Одним из основных повреждающих факторов при стрессе считается усиление процессов свободнорадикального окисления (СРО) и перекисного окисления липидов (ПОЛ). Об интенсивности ПОЛ можно судить по уровню образования активных в отношении тиобарбитуровой кислоты продуктов (ТБК-АП), являющихся вторичными продуктом ПОЛ и непосредственно участвующими в повреждении тканей [2, 3]. Следовательно, изучение ТБК- АП в тканях является объективным прогностическим критерием, по уровню которого можно судить о развитии СРО в разных стадиях патологического процесса, а также о состоянии организма в период реконвалесценции. Высокая заболеваемость, а иногда и летальность при стрессиндуцированных повреждениях привлекает внимание к данной проблеме ученых разных областей медицины и биологии и делает актуальной задачу поиска и внедрения как адаптогенов природного происхождения, так и физических факторов, обладающих антистрессорными свойствами. К таким методам относится низкоинтенсивное электромагнитное излучение (ЭМИ) крайне высокой частоты (КВЧ). В настоящее время установлено, что ЭМИ КВЧ обладает высокой биологической активностью, под влиянием этого фактора изменяется функциональное состояние многих физиологических систем, повышается неспецифическая резистентность, нормализуется иммунный статус организма. Таким образом, целью настоящего исследования было изучить уровень СРО по содержанию ТБК- АП в сыворотке крови, гомогенате печени и сердца у животных в условиях острого стресса и при пост- стрессовом воздействии ЭМИ КВЧ. Исследования в данном направлении позволят значительно расширить применение новых эффективных методов и способов коррекции функционального состояния для оздоровления, повышения работоспособности, увеличения функциональных резервов организма, неспецифической резистентности и адаптационного потенциала организма в современных условиях. Материал и методы Экспериментальная часть работы выполнена на 30 белых беспородных крысах-самцах массой 180-230 г, полученных из питомника НИИ биологии Харьковского национального университета им. С.Н. Каразина. Животные были разделены на 3 группы: 1-ю - интактную группу, животные которой находились в обычных условиях вивария и не подвергались влиянию стрессорного фактора и воздействию мм-излучения; 2-ю - стресс-группу, животные которой подвергались воздействию стрессорного фактора; 3-ю - КВЧ-группу, животные которой после стресса получали трехкратное КВЧ-воздействие (через 24, 48 и 72 ч соответственно). КВЧ-воздействие осуществлялось с помощью одноканального волновода РАМЕД ЭКСПЕРТ-01 (регистрационное свидетельство № 783/99 от 14.07.1999, выданное Комитетом по новой медицинской технике Минздрава Украины, о праве на применение в медицинской практике в Украине). Технические характеристики генератора: рабочая длина волны 7,1 мм, частота излучения 42,4 ГГц, плотность потока мощности облучения 0,1 мВт/см2. Воздействие выполняли в течение 30 мин на затылочно-воротниковую область. Острый стресс индуцировали в модели вынужденного плавания [4, 5]. За 24 ч до воздействия стресса животных 2-й и 3-й групп лишали пищи при свободном доступе к воде, метили водоустойчивой краской и подвергали стрессу - плаванию в бассейне в течение 60 мин. Бассейн представлял собой прямоугольную ванну 80 . 80 . 130 см, закрывающуюся сверху сеткой. Уровень воды составлял 30 см. Температура воды 20 °C. Животных умерщвляли методом краниоцерви- кальной дислокации через 72 ч после стресса (соответственно после трехкратного КВЧ-воздействия) под эфирным наркозом. Концентрацию малонового диальдегида (МДА) в сыворотке крови и гомогенате тканей определяли по методу M. Uchiyama [2, 6]. Метод основан на взаимодействии при высокой температуре в кислой среде МДА с 2-ТБК с образованием окрашенного комплекса ТБК-АП при максимуме поглощения 532 нм. Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета Statistica 5.5 с использованием критериев Манна-Уитни (исследование межгруппо- вых различий) и Вилкоксона (исследование внутригрупповых различий), различия считали достоверными при p = 0,05. До и в период экспериментов крысы находились в виварии при температуре воздуха 20-22 °C, влажности - не более 50%, объеме воздухообмена (вытяжка: приток) - 8:10, в световом режиме день - ночь. Животных размещали в стандартных пластиковых клетках и содержали на стандартном рационе. Все исследования проводили согласно международным принципам Европейской конвенции «О защите позвоночных животных, которые используются для экспериментов и других научных целей». Результаты Результаты исследования показали, что стресс, индуцированный длительным плаванием, привел к существенному увеличению содержания ТБК-АП по отношению к таковому в интактной группе. Так, содержание ТБК-АП в сыворотке крови увеличилось на 118,57% (p < 0,05), в гомогенате печени - на 116,27% (p < 0,05), в гомогенате сердца - на 162,61% Оригинальные статьи Содержание МДА в сыворотке крови, гомогенате печени и сердца (в мкмоль/л) через 72 ч после стресса Группа Сыворотка крови Гомогенат печени Гомогенат сердца Интактная 1,314 ± 0,064 1,66 ± 0,08 1,562 ± 0,045 p1 < 0,05 p1 < 0,05 Стресс-группа 2,872 ± 0,073 3,59 ± 0,071 4,102 ± 0,105 p2 < 0,05 p1 < 0,05 p1 < 0,05 p2 < 0,05 p2 < 0,05 КВЧ-группа 1,564 ± 0,061 2,718 ± 0,064 3,692 ± 0,087 p3 < 0,05 p1 < 0,05 p1 < 0,05 p3 < 0,05 p3 < 0,05 Примечание. p1 < 0,05 - достоверность различий значений показателей в тканях по сравнению с таковыми в сыворотке крови внутри каждой группы; p2 < 0,05 - достоверность различий значений показателей у животных стресс-группы по сравнению с интактной группой;p < 0,05 - достоверность различий показателей у животных КВЧ-группы по сравнению со стресс-группой. (p < 0,05) в сравнении с показателями в интактной группе (см. таблицу; рис. 1). Трехкратное КВЧ-воздействие на подвергшихся стрессированию крыс позволило существенно снизить ПОЛ, что проявилось достоверным снижением концентрации ТБК-АП в сыворотке крови на 55,55% (p < 0,05), в гомогенате печени - на 24,28% (p < 0,05), сердца - на 10% (p < 0,05) по отношению к аналогичным показателям у животных в стресс-группе (см. таблицу; рис. 2). Таким образом, трехкратное КВЧ-воздействие после стресса, вызванного длительным плаванием, приводит к снижению уровня ПОЛ и оказывает стресс-протекторное действие. Эти данные могут служить объяснением результатов наших предыдущих исследований [7], в которых показано, что трехкратное КВЧ-воздействие приводит к уменьшению числа животных с язвами и эрозиями на 30%, среднего количества деструкций на 45% (p < 0,05) по сравнению со стресс-группой. Результаты настоящего исследования позволили также установить неравномерное накопление ТБК-продуктов в исследуемых тканях животных всех групп, причем наименьшее накопление ТБК- продуктов выявлено в сыворотке крови, а наибольшее - в тканях сердца и печени (рис. 3). Так, в контрольной группе концентрации МДА гомогена- та печени и сердца превышали на 26,33 и 18,87% * я * Я §§§ И Ш §J i i 1 90-| 80706050403020100 Сыворотка Печень Сердце Рис. 2. Показатели ТБК-продуктов в разных тканях у животных после мм-воздействия относительно значений стресс-группы (100%). (p < 0,05) этот показатель в сыворотке крови соответственно. У крыс экспериментальной стресс-группы эта разница составила 25 и 42,83% (p < 0,05), а у крыс после трехкратного КВЧ-воздействия - соответственно 73,79 и 136,06% (p < 0,05). Таким образом, поскольку ТБК-АП являются показателями работы антиоксидантной системы, достоверная разница накопления ТБК-продуктов в различных тканях свидетельствует о выраженной тканевой специфичности организации антиоксидантного комплекса у крыс. При этом стресс и его сочетание с КВЧ-воздействием приводят к доминированию перекисного окисления именно в сердце, о чем свидетельствует увеличение уровня ТБК-АП в сердце на 12,48% (p < 0,05) при стрессе и на 26,38% (p < 0,05) при КВЧ-воздействии - больше, чем в гомогенате печени животных соответствующих групп. Обсуждение Результаты настоящего исследования позволили выявить выраженную тканевую специфичность организации антиоксидантного комплекса у крыс. Сыворотка крови животных всех групп отличалась минимальным содержанием ТБК-АП, что указывает на низкую интенсивность процессов ПОЛ в крови. Наиболее интенсивно процессы ПОЛ протекали в метаболически активных тканях: печени и сердце крыс, что подтверждается наибольшим содержанием ТБК-АП. Данные особенности обусловлены, очевидно, функциональным значением печени и сердца. Так, активированные клетки печени продуцируют провоспалительные цитокины и большое количество перекиси водорода, являющейся одновременно 250 * * it 1 IP 1 1 I! I 3001 250200150 - 100 - 500- Сыворотка Печень Сердце Рис. 1. Показатели ТБК-продуктов в разных тканях у животных при стрессе относительно интактной группы (100%). Здесь и на рис. 2 и 3: * - достоверность различий приp < 0,05. 200 150 100 50 Контроль Стресс мм-воздействие V//A Печень ЮЯ Сердце Рис. 3. Концентрация ТБК-продуктов в печени и сердце относительно таковой в сыворотке крови, принятой за 100% в соответствующей группе животных. мощным стимулятором свободнорадикальных процессов и фактором, регулирующим цитокиновый профиль. Следовательно, выраженное положительное влияние мм-воздействия на содержание ТБК-АП в тканях, по-видимому, свидетельствует о модулирующем действии излучения на цитокиновый профиль данных тканей. В целом накопление ТБК-АП является результатом нарушения баланса прооксидатно-антиоксидант- ной системы в сторону развития первой составляющей. Так, при действии различных стресс-факторов изменяется уровень липидных перекисей, являющихся показателями целостности биомембран [8], а механизмы антиоксидантной защиты контролируют интенсивность протекания свободнорадикальных реакций, тем самым обеспечивая защиту тканей. Известно, что в деградации пероксида водорода и обеспечении эффективной защиты клеточных структур от разрушения играет роль внутриклеточный фермент гемопротеида - каталаза [9, 10]. Можно предположить, что у животных при КВЧ-воздействии повышается активность указанного фермента, что приводит к существенному торможению процессов ПОЛ и как следствие к уменьшению содержания ТБК-АП в тканях. В пользу данного предположения свидетельствуют результаты исследований [11, 12], в которых показано, что КВЧ-излучение оказывает ан- тиоксидантное действие, причем изменение содержания продуктов ПОЛ и увеличение антиоксидант- ного потенциала крови коррелируют с клиническим эффектом проводимых процедур. ПОЛ - многостадийный процесс окисления ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав молекул фосфолипидов, в результате которого увеличивается проницаемость нативных мембран для ионов и молекул [8]. Таким образом, анализируя данные литературы и результаты собственных исследований, можно предположить, что одной из основных причин, ведущих к развитию стрессиндуцированных поражений желудка, является нарушение работы антиок- сидантной системы, обеспечивающей поддержание адекватного метаболического статуса в организме. Антиоксидантное КВЧ-воздействие активирует антиоксидантные ферменты (каталазу, супероксид- дисмутазу), которые в свою очередь угнетают высвобождение катехоламинов из нервных окончаний и надпочечников, а также действие этих моноаминов на постсинаптическом уровне, уменьшая тем самым активацию СРО и ограничивая чрезмерную стресс- реакцию и ее повреждающее действие на органы и ткани организма. Выводы 1. Установлено, что через 72 ч после стресса, вызванного длительным плаванием, происходило достоверное увеличение содержания ТБК-АП в сыворотке крови на 118,57% (p < 0,05), в гомогенате печени - на 116,27% (p < 0,05), в гомогенате сердца - на 162,61% (p < 0,05) по отношению к аналогичным показателям в интактной группе. 2. Трехкратное КВЧ-воздействие после моделирования стресса позволило существенно снизить Оригинальные статьи ПОЛ, что проявилось достоверным снижением концентрации ТБК-АП в сыворотке крови на 55,55% (p < 0,05), в гомогенате печени - на 24,28% (p < 0,05), сердца - на 10% (p < 0,05) по отношению к данным показателям у животных в стресс-группе. 3. Выявлена выраженная тканевая специфичность организации антиоксидантного комплекса у крыс: наиболее интенсивно процессы ПОЛ протекали в метаболически активных тканях: печени и сердце крыс, что подтверждается наибольшим содержанием ТБК-АП.

About the authors

E. N Chuyan

V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Simferopol, 295007, Crimea, Russian Federation

Marina Y. Ravaeva

V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: mravaeva@ukr.net
cand. biol. sci., assistant professor, Dpt. of Human and Animal Physiology and Biophysics, Tavrian Academy (structural division) Simferopol, 295007, Crimea, Russian Federation

E. A Biryukova

V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Simferopol, 295007, Crimea, Russian Federation

References

Supplementary files