УДК 574::539.1.04:576:57.017.3:575.224.6
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАЛЛЕЛИ КЛЕТОЧНЫХ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ НИЗКОИНТЕНСИВНОМ ОБЛУЧЕНИИ И ДЕЙСТВИИ ФИТОЭКДИСТЕРОИДНОГО ПРЕПАРАТА СЕРПИСТЕН
© 2015 г. А. Г. Кудяшева1, *, Л. И. Андреева2, В. В. Володин1, С. О. Володина1
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар 2Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург
Сравнивали хроническое действие у-излучения в дозе 22.6сГр и субстанции серпистен, содержащей фитоэкдистероиды в малых дозах 5 и 50 мг/кг, на биохимические показатели в эритроцитах и тканях белых беспородных мышей. Установлено, что в обоих случаях происходит повышение минорных фракций кардиолипина и фосфатидной кислоты, лизофосфатидилхолина и доли фосфолипидов в составе общих липидов. Курсовое введение крысам серпистена в суммарных дозах 12 и 30 мг/кг приводит к увеличению содержания в тканях белков теплового шока семейства 70 (№р70 и №с70). Установлено сходство в действии экдистероидных препаратов и воздействия стрессор-факторов физической природы низкой интенсивности (у-излучение в малой дозе) у мышей, проявляющееся активированием отдельных звеньев процесса перекисного окисления липидов, а также увеличением биосинтеза белков теплового шока семейства 70 (№р70 и №с70) у крыс при введении серпистена.
Низкоинтенсивное у-излучение, экдистероиды, фосфолипиды, перекисное окисление липидов, белки теплового шока70, эритроциты крови, печень, сердце, головной мозг, мыши, крысы.
БОТ: 10.7868/80869803115010087
В настоящее время проблема повышения общей сопротивляемости организма и защиты населения, проживающего на загрязненных радиоактивными веществами территориях, приобрела особую актуальность в связи с глобальным загрязнением окружающей среды, прогрессирующим распространением хронического стресса у практически здоровых людей вследствие расширения сфер их профессиональной деятельности, ухудшения условий проживания. Еще в 1980— 1990-е годы было доказано различие ведущих молекулярных механизмов биоэффектов, возникающих при действии ионизирующей радиации на организм в больших и малых дозах [1, 2]. В современный период развития радиобиологии показано, что в защите организма при облучении в малых дозах в отличие от острых воздействий в значительных дозах радиации наиболее эффективны препараты растительного происхождения [3—5]. Предметом наших многолетних исследований являются фитоэкдистероиды — растительные аналоги гормонов линьки насекомых с выраженным физиологическим действием на млекопитающих.
* *Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; тел.: (8212) 43-04-78; e-mail: kud@ib.komisc.ru.
Дополнительные фармакологические исследования фитоэкдистероидных соединений показали их безвредность и выявили высокий потенциал актопротекторного и тонизирующего действия, выраженное гиполипидемическое, гипогликеми-ческое, противолучевое, гематопротекторное и нейротропное действие [6—10]. В настоящее время международный рынок пищевых добавок нуждается в безопасных и эффективных адапто-генных средствах, что указывает на необходимость проведения углубленных исследований по изучению молекулярных и клеточных механизмов действия фитоэкдистероидов как нового класса природных адаптогенов. В частности, полученные новые сведения будут способствовать поиску противолучевых средств, обладающих адаптогенными и радиопротекторными свойствами при воздействии ионизирующей радиации в малых дозах, а также повышающих резистентность организма к действию стрессорных факторов разной природы.
Установлено, что поддержание гомеостаза живыми организмами осуществляется на молекулярном уровне за счет нескольких альтернативных механизмов регуляции [11], к которым можно отнести систему свободно-радикальных реакций, активирующих процессы перекисного окисления
липидов (ПОЛ) и процессы биосинтеза белков теплового шока (БТШ), играющих защитную роль от действия повреждающих факторов разной природы. Известно, что при действии любого стрес-сорного фактора в результате активации нейро-эн-докринной системы и ее ключевого звена гипоталамус—гипофиз—кора надпочечников происходит усиление процессов свободнорадикального окисления. Отражением неспецифических защитных и адаптационных процессов на клеточном уровне является увеличение содержания в клетках организма белков теплового шока, в числе которых существенное место занимают белки теплового шока семейства 70 кДа [12]. По всей видимости, эти белки непосредственно участвуют в формировании состояния неспецифически повышенной сопротивляемости клеточных систем организма [13]. На сегодняшний день доказана роль свободноради-кальных реакций, выполняющих важную регуля-торную функцию в адаптации организма при действии различных экстремальных факторов среды, которые при адекватной стимуляции также повышают резистентность организма [14]. Большинством исследователей показана высокая изменчивость параметров состояния системы регуляции перекисного окисления липидов, отмеченная при воздействии излучений как в малых, так и в значительных дозах в экспериментах на лабораторных животных, а также и у мышевидных грызунов, обитающих на техногенно загрязненных территориях с повышенным уровнем радиоактивности [2, 15—16]. Установлено, что приобретение на клеточном уровне устойчивости к действию неблагоприятных факторов среды, выживаемость клетки при их воздействии обусловлена изменением количественных соотношений в структурах клеток индивидуальных фосфолипидов, играющих важную адаптивную роль в их функционировании, повышением активности и емкости различных антиок-сидантных систем, а также напрямую связаны с повышением содержания в клетках БТШ, являющихся маркерами состояния стресса и формирования адаптационных изменений в организме [12, 17-20].
Целью настоящего исследования является сравнительная оценка неспецифических адаптивных реакций в тканях и клетках лабораторных животных при хроническом действии на организм у-излучения низкой интенсивности и фито-экдистероидов в малых дозах по отдельным показателям фосфолипидного спектра и по содержанию двух белков теплового шока 70 кДа: индуцибельного heat shock protein (Hsp70) и органического heat shock constitutional (Hsc70).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Для сравнения биохимических параметров использованы данные нескольких экспериментов по изучению раздельно эффектов действия у-из-лучения в хроническом варианте и фитоэкдисте-роидного соединения серпистен, проведенных на лабораторных животных [4, 14]. В первом эксперименте использовали половозрелых самцов белых беспородных мышей средней массой 26.4 ± 1.1 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария.
Работу с животными осуществляли согласно правилам лабораторной практики в Российской Федерации (приказ МЗ РФ № 267 от 19.06.2003). Животные были разделены на четыре группы: I — контроль, II — облучение, III — серпистен в дозе 5 мг/кг в течение 10 сут, IV — серпистен в дозе 50мг/кг в течение 10 сут. Каждая группа состояла из 10—15 особей. Контрольные животные получали дистиллированную воду. Облучение животных проводили на у-установке от двух источников 226Ra (0.474 х 106 и 0.451 х 106 кБк) в течение 30 сут при постоянной мощности экспозиционной дозы 40.0—45.0 мР/ч. Суммарную поглощенную дозу, которая в среднем составила 22.6 сГр, определяли по показаниям термолюминесцентного дозиметра (ДТУ), используемым в составе термомолюминис-центно-дозиметрических (ТЛД) систем с ручной загрузкой детекторов в тракт считывания дозиметрического измерителя "ДВГ-02ТМ". При курсовом введении серпистена в течение 10 сут животным заменяли питьевую воду на его раствор в дистиллированной воде. Концентрации подбирали таким образом, чтобы суммарные дозы вводимого серпистена составили 5 и 50 мг/кг с учетом массы животных и объема потребляемой ими жидкости за этот срок [4, 14]. Фитоэкдистероидсодержащая субстанция серпистен (Гр №77.99.23.3.У. 1923.3.08 от 11.03.2008 г.) разработана в лаборатории биохимии и биотехнологии (зав. проф. В.В. Володин) Института биологии Коми НЦ УрО РАН. Серпистен представляет собой сумму очищенных фито-экдистероидов 20Е и 25S-инокостерона, выделенных из листьев растения серпухи венценосной (Serratula coronata L., сем. Asteraceae) [21]. Анализ биохимических параметров, характеризующих количественный состав фосфолипидов (ФЛ) и обобщенные показатели липидного обмена в эритроцитах крови и печени мышей, проводили сразу после окончания воздействий. Использованные биохимические методы подробно описаны нами ранее в работах [22, 23].
В следующем эксперименте использовали самцов крыс Вистар из питомника "Рапполово" (Ленинградская обл.). После привоза крысы бы-
ли разделены на три группы и помещены при свободном доступе к еде и воде в стандартные клетки по 5 животных в каждую клетку, где они находились в течение 3 нед. К моменту начала введения серпистена средняя масса крысы составила 252 + 31 г — 1-я группа (контроль), 2-я группа (серпистен 12 мг/кг), 3-я группа (серпистен 30 мг/кг), 4-я группа — через неделю после прекращения введения серпистена в дозе 30 мг/кг. Каждый вечер у животных забирали корм, а утром вводили с помощью зонда воду или свежеприготовленный водный раствор серпистена в течение недели. Общая доза серпистена, поступившего в организм каждого животного, составила 12 мг/кг во 2-й группе и 30 мг/кг в 3-й и 4-й группах.
Утром следующего дня крыс усыпляли внутри-брюшинным введением тиопентала натрия (40 мг/кг) и после вскрытия тушки производили взятие проб тканей: печени, сердца (левого желудочка) и головного мозга (гиппокампа) для определения в них содержания двух белков стресса с молекулярной массой 70 кД (Шр70 и Шс70). Пробы для определения белков готовили сразу после взятия материала, последующие процедуры электрофореза и иммуноблотинга описаны нами ранее [24]. В качестве первичных антител к белкам теплового шока использовали кроличьи по-ликлональные антитела RAR к Hsp70 и мышиные моноклональные антитела N69 к Hsc70, предоставленные лабораторией защитных механизмов клетки Института цитологии РАН. В ка
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.