научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ НА УРОВЕНЬ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В НЕОКОРТЕКСЕ И ГИППОКАМПЕ КРЫС Медицина и здравоохранение

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ НА УРОВЕНЬ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В НЕОКОРТЕКСЕ И ГИППОКАМПЕ КРЫС»

НЕЙРОХИМИЯ, 2015, том 32, № 1, с. 64-70

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^ РАБОТЫ

УДК 612.821;577.352

ВЛИЯНИЕ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ НА УРОВЕНЬ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В НЕОКОРТЕКСЕ И ГИППОКАМПЕ КРЫС © 2015 г. Е. И. Тюлькова*, М. С. Кислин, Л. А. Ватаева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Исследовано влияние тяжелой гипобарической гипоксии, предъявляемой крысам на 14-16-е и 17— 19-е сутки гестации на уровень основных компонентов системы перекисного окисления липидов мембран клеток неокортекса и гиппокампа 14-суточных (ювенильных) и 90-суточных (взрослых) крыс. Показано, что в раннем постнатальном онтогенезе для мозга крыс характерен повышенный уровень образования продуктов свободнорадикадбного окисления. Различия в уровне ПОЛ в мозге ювенильных и взрослых крыс в наибольшей степени проявились при определении триеновых конъюгатов и ТБКАП. Обнаружено, что перенесенная в пренатальном периоде (14-16-е, но не на 17—19-е сутки гестации) развития тяжелая гипобарическая гипоксия существенно модифицирует уровень ПОЛ в неокортексе и гиппокампе крыс в постнатальном онтогенезе. Степень и направленность изменений зависят от возраста животных, в котором проводилось тестирование. Показано также, что характер этих изменений в коре и гиппокампе был различен.

Ключевые слова: перекисное окисление липидов, тяжелая гипобарическая гипоксия, постнатальное развитие, неокортекс, гиппокамп.

Б01: 10.7868/81027813314040104

Пренатальный период онтогенеза играет ключевую роль в развитии организма. В этот период плод наиболее уязвим и чувствителен к воздействию любых неблагоприятных факторов, таких как вредные привычки и заболевания беременной женщины, нарушения плодно-плацентарно-го потока, заболевания плода, а также неблагоприятные воздействия окружающей среды. По наблюдениям клиницистов, особое место среди факторов риска нарушений развития плода занимает гипоксия. Многие последствия пренаталь-ной гипоксии необратимы, могут прослеживаться в течение длительного времени или проявляться со значительной задержкой после воздействия. Внутриутробная гипоксия часто сочетается с поражениями нервной системы и неврологическими расстройствами у детей раннего возраста; а также может повышать риск возникновения психических и нейродегенеративных заболеваний в более зрелом возрасте [1, 2]. Диагностика и лечение последствий перинатальной гипоксии сопряжены с определенными сложностями, что обусловлено рядом факторов. Прежде всего можно отметить недостаточное понимание механизмов

*Адресат для корреспонденции: 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 6, тел. (812)976-30-36 (доб. 331), e-mail: anoxia@pavlov. infran.ru.

влияния гипоксии на развивающийся организм. Последствия действия гипоксии в раннем онтогенезе требуют особого внимания и являются предметом изучения в специально проводимых экспериментах на животных.

В настоящее время широко распространено представление о том, что незрелый мозг устойчив к повреждающему действию гипоксии. Однако в экспериментальных и клинических исследованиях неоднократно было показано, что в пре- и перинатальном онтогенезе можно выделить периоды: например, период интенсивного роста мозга и дифференцировки нейронов и глии, когда одним из основных повреждающих факторов является именно гипоксия. Пренатальная гипоксия может вызывать структурные изменения нейронных связей, долговременную модификацию электрической активности нейронов и даже их гибель. Гипоксия может вызывать патологические изменения в головном мозге не только в период ее экспозиции. Воздействие гипоксии или гипоксии-ишемии на незрелый мозг может нарушать последующее его развитие и в дальнейшем способствовать возникновению стойкой патологии [3—6].

Особую роль в повреждении нейронов мозга при гипоксии играет окислительный стресс, связанный с гиперпродукцией активных форм кис-

лорода [7, 8]. Как следствие, в условиях гипоксии активируется протеолиз, развивается внутриклеточный ацидоз, что, в свою очередь, вызывает повреждения цитомембран, сопровождающееся инициацией перекисного окисления липидов (ПОЛ) и накоплением в жидких средах его продуктов: малонового диальдегида — МДА, диеновых и триеновых конъюгатов, гидроперекисей липидов, диенкетонов. Цепное радикальное окисление липидов существенно модифицирует фосфолипид-ный состав клеточных мембран, вызывая значительные нарушения в процессах, протекающих на них (ферментативные, рецепторные процессы и.т.д.). Однако при определенных условиях оно способно инициировать эволюционно сложившиеся и генетически детерминированные мобилизующие механизмы приспособительных реакций нервных клеток, направленные на повышение их устойчивости к повреждающему действию неблагоприятных факторов среды [9, 10].

Исследование показателей продуктов ПОЛ, например МДА, может являться способом раннего обнаружения метаболических нарушений в структурах мозга новорожденного ребенка при их гипоксическом повреждении, т.е. уровня, характер повреждения которого не может быть обнаружен традиционными методами диагностики [11]. Особое значение при этом приобретает баланс про- и антиоксидантных систем, наилучшим образом находящий свое отражение в интенсивности процессов ПОЛ, которые могут служить маркером изменений в функциональном состоянии клеток ткани, а так же состояния пластичности их мембран. В контексте полученных нами ранее данных [3, 4, 12—14] возникла необходимость оценить интенсивность окислительных процессов в структурах мозга крыс, перенесших гипоксию в период пренатального онтогенеза.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты проведены с соблюдением правил работы с животными, опубликованых Международным обществом по нейронаукам ("Guidelines for the Use of Animals in Neuroscience Research", Membership Directory of the Society, 1992).

Об активности процессов перекисного окисления судили по содержанию в тканях мозга диеновых и триеновых конъюгатов, продуктов, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБКАП) и оснований Шиффа. Степень окисленности мембран оценивали по коэффициенту Клейна. Определяли уровень ПОЛ в коре и гиппокампе у крыс следующих групп: 1) у интактных 14-суточных и взрослых самцов крыс; 2) у 14-суточных и взрослых самцов крыс, подвергавшихся воздействию тяжелой гипоксии на 14-16-е и 17-19-е сутки пре-натального развития.

Беременные самки крыс линии Вистар (крысы выращены в виварии Института физиологии им. И.П. Павлова РАН) подвергались трехкратному воздействию тяжелой гипобарической гипоксии при давлении 180 мм рт. ст. (что соответствует подъему на высоту 11000 м или 5% содержанию кислорода при нормобарической гипоксии) по 3 ч на 14-16-e и на 17-19-e сутки беременности. Ги-побарическая гипоксия осуществлялась в барокамере проточного типа при температуре от 20 до 25°С [15]. Высота 11000 м была выбрана нами как критическая (смертность взрослых крыс самцов за 3 ч пребывания в барокамере составляла 50% [16]. Смертность беременных самок была значительно ниже и составляла в среднем 10—15%. Из числа родившихся детенышей крыс, перенесших гипоксию в пренатальном периоде развития, выделялись две экспериментальные группы по 6— 8 животных в каждой. Первая исследовалась на 14-й день после рождения, а вторая — по достижении взрослого возраста (80-90-е сут). В качестве контроля к каждой из групп использовались крысы такого же возраста, не подвергавшиеся действию пренатальной гипоксии.

Анализ динамики перекисного окисления липидов. Для определения динамики изменений различных компонентов ПОЛ из головного мозга извлекали неокортекс и гиппокамп, ткань гомогенизировали и использовали ряд методов, позволяющих оценить ключевые этапы свободнорадикального окисления липидов [17, 18]. Все процедуры проводили на холоде.

— Спектрофотометрический метод определения содержания диеновых и триеновых конъюгатов, также рассчитывался индекс Клейна I =

= Е233/Е215;

— спектрофотометрический метод определения продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой;

— флуориметрический метод определения оснований Шиффа.

Липидную фракцию экстрагировали по методу Фольча. Экстракт отмывали от ганглиозидов и нелипидных примесей один раз — охлажденным 0.09% NaCl, и дважды — смесью метанол—Н20— хлороформ (47 : 48 : 3). Полученные данные выражали в условных единицах оптической плотности/флуоресценции, соотнесенных к 1 мг фосфо-липидов, определенных методом Бартлетта или к 1 мг белка, определенного по методу Лоури. Полученные результаты соотносили с контрольными значениями и обрабатывали статистически по правилам вариационной статистики с помощью программы Excel [19, 20]. Различия между величинами считали достоверными приp < 0.05.

% от контроля 350

300

250

200

150

100

50

% от контроля 300

250

200

150

100

50

Неокортекс

Контроль Р14 к контр. возр.

Гиппокамп

Контроль Р14 к контр. возр.

I- коэф. Клейна _1 233 нм □ 274 нм □ ТБКАП □ ОШ

Рис. 1. Относительные по сравнению со взрослыми животными уровни продуктов перекисного окисления липидов (коэффициент Клейна, диеновые ко-нъюгаты, триеновые конъюгаты, активные продукты тиобарбитуровой кислоты, основания Шиффа) в нео-кортексе и гиппокампе 14-суточных крыс. Уровень содержания ПОЛ в гиппокампе контрольных 90-су-точных крыс принимали за 100%. (* — статистически достоверные отличия между контрольными 14-суточ-ными и 90-суточными животнымир < 0.05).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Уровень ПОЛ в гиппокампе и неокортексе у юве-нильных и взрослых крыс. В настоящем исследовании было проведено сравнение между уровнями интенсивности процессов ПОЛ у интактных 14- и 90-суточных крыс. Результаты исследования представлены в виде гистограмм на рис. 1. Из представленных данных видно, что коэффициент Клейна у 14-суточных животных в среднем на 45% выше, чем у взрослых крыс. Полученные данные свидетельствуют о том, что в раннем постнатальном онтогенезе для мозга крыс характерен повышенный уровень ненасыщенных жирных кислот. Различия в уровне ПОЛ в мозге юве-нильных и взрослых крыс в наибольшей степени проявились при определении триеновых конъюгатов и ТБКАП. Бы

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Медицина и здравоохранение»