БИОФИЗИКА, 2014, том 59, вып. 4, с. 749-756
БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
УДК 577.334
ВЛИЯНИЕ ВОДЫ СО СНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ДЕЙТЕРИЯ НА ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ЛИОФИЛИЗИРОВАННЫХ ТКАНЕЙ И МОР ФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОРГАНИЗМА У КРЫС ИЗ РАЗНЫХ ПОКОЛЕНИЙ
© 2014 г. С.С. Джимак, М.Г. Барышев, А.А. Басов*, А.А. Тимаков**
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149;
E-mail: ]1таск @mail. ru *ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава P оссии,
350063, Краснодар, ул. Седина, 4; E-mail: 5йп_5ипу1сН79@тай.ги **ООО «МТКАйсберг», 125424, Москва, Волоколамское ш., 88 E-mail: sig1@rambler.ru Поступила в p едакцию 10.02.14 г. После доработки 25.03.14 г.
Изучено влияние воды с пониженным по отношению к природному содержанием дейтерия на организм разных поколений лабораторных крыс в физиологических условиях, в ходе которых установлено, что наиболее существенное и быстрое снижение равновесия D/H наблюдалось в плазме крови (на 36,2%), а также в лиофилизированных тканях почки (на 15,8%). Менее выраженное уменьшение дейтерия характерно для тканей печени (на 9,3%) и сердца (на 8,5%). Была зафиксирована стабилизация скорости реакций изотопного обмена в крови и тканях изученных органов крыс, начиная со второго поколения. П ри этом на фоне введения в пищевой рацион воды с содержанием дейтерия 40 ррт также отмечено изменение морфо-функциональных показателей у лабораторных животных, связанных с процессами адаптации к субстрессовому воздействию изотопного D/H градиента. В исследовании показано, что модификация только питьевого р ежима не позволяет существенно изменить содержание дейтерия в тканях метаболически активных органов, в связи с параллельным поступлением дейтерия в составе пищевых веществ растительного и животного происхождения.
Ключевые слова: легкая вода, дейтерий, изотопный состав тканей, дейтерий в плазме крови, ЯМP-спектроскопия, масс-спектроскопия.
В отечественной и зарубежной научной литературе встречается достаточно много р абот, в которых изучается влияние воды со сниженным (относительно природного) содержанием дейтерия (легкой воды) на физиологическую активность живых организмов [1—3]. Среди них можно выделить несколько направлений: изучение противоопухолевых эффектов; исследования воздействия легкой воды на эндогенную антиоксидантную систему и неспецифическую резистентность организма; изучение биологических эффектов легкой воды на живых объектах различного уровня.
П роведено достаточно большое количество исследований по изучению противоопухолевых
Сокращения: ЯМР - ядерный магнитный резонанс; D -дейтерий; H - протий.
эффектов легкой воды, при этом в некоторых работах было показано, что вода со сниженным содержанием дейтерия, например, ингибирует рост ксенотрансплантированой опухоли у мышей [4]. Несколько позже этой же научно-исследовательской группой был выполнен ряд клинических испытаний и продемонстрировано наличие противоопухолевых эффектов легкой воды у пациентов с онкологическими заболеваниями [5,6]. Ряд работ последнего десятилетия посвящен изучению ро ста различных клеточных онкокультур в питательных средах, приготовленных на воде с пониженным содержанием дейтерия [7,8]. В этих работах была показана способность легкой воды изменять скорость роста опухолевых клеток, что, возможно, будет использовано и в клинической практике.
В исследованиях российских и зарубежных ученых также было продемонстрировано нали-
чие радиопротектор ных свойств у легкой воды [9-12], чем можно объяснить ее генопротектив-ный эффект пр и некоторых низкодозовых токсических воздействиях на организм.
Влияние воды со сниженным содержанием дейтерия на показатели эндогенной проокси-дантно-антиоксидантной системы в крови и го-могенатах лиофилизир ованных тканей изучается в основном с середины 2000-х годов [13,14] и пр одолжается в настоящее время [15,16]. В этих работах показано, что длительное введение в пищевой р ацион воды со сниженным содержанием дейтерия приводит к повышению потенциала системы неспецифической защиты организма лабораторных животных и способствует уменьшению проявлений дисбаланса про -оксидантно-антиоксидантной системы при патологических состояниях, связанных, прежде всего, с интенсификацией процессов свободно -радикального окисления.
Немало работ посвящено и наглядной демонстрации биологических эффектов легкой воды. Так, например, установлено, что легкая вода способна быстрее выводить растворенный в ней краситель (метиленовый синий) из обонятельных ямок личинок X. laevis [17]. В своих экспериментах Д.И. Стом с соавторами показали, что дождевые черви выбирали садки с легкой водой (13 ррт) и избегали воду, обогащенную дейтерием, также было показано, что в легкой воде масса червей увеличивается быстрее, чем в воде, содержащей тяжелые изотопы водор ода [18]. К роме того, пр одемонстр ир ована способность легкой воды активизировать рост водорослей Dunaliella tertiolecta на экспоненциальной фазе [19]. В работах В.И. Лобышева с соавторами при исследовании роста культур бактерий с разным липидным составом клеточных мембран в жидкой среде с переменным изотопным составом воды указано, что некоторые бактерии, обогащенные лецитином (М. organophilum), активизируются малыми концентрациями дейтерия, а у других (Д. vacuolatum) интервал стимулирующего отклика смещен в сторону повышенных концентраций дейтерия в воде (до 1%) и слабо выражен. Реакция бактерий, содержащих сфинголипиды, во всем интервале малых концентраций дейтерия отсутствовала. У бактерий, содер жащих в мембранах гликолипиды вместо фосфолипидов (Н. jannas-chiana и С. creseentus), отклик на легкую воду оказался, как и в лецитиновом кластере, не однотипным [20].
Несмотр я на столь шир окое внимание ученых разных стран к уникальным свойствам воды с модифицированным изотопным составом, до сих пор нет единого мнения о меха-
низмах влияния легкой воды на биологические объекты. Одни авторы объясняют механизм влияния легкой воды на активацию иммунной системы о рганизма поср едством ее воздействия на кинетику реакции генерации Н2Ог изолиро-ванными митохондриями [21], при этом ими установлено, что снижение концентрации дейтерия, относительно пр ир одного уровня, приводит к достоверному ускорению исследованной реакции. В др угих научных исследованиях показано, что различные метаболические про -цессы пр иводят к фракционированию изотопов водор ода и углер ода в р азной степени [22]. C древних времен (архейская эра) в океанической воде концентрация изотопов кислорода практически не изменилась, тогда как концентрация изотопов водорода была подвержена изменению на 25 ± 5%с. Поэтому была высказана гипотеза о том, что в период эволюционного развития живых организмов в природной воде содержание именно дейтерия было ниже, чем в наше время, и в связи с этим легкая вода является более физиологичной для организма [23].
Вместе с тем влияние воды на изотопный состав тканей и морфофункциональные показатели у многоклеточных организмов в различных поколениях исследовано недостаточно, что представляет особый интерес, так как изучение морфофункционального статуса является одним из основных информативных показателей индивидуального развития организма, состояния его здоровья, а введение в пищевой рацион легкой воды может оказывать влияние на показатели системы неспецифической защиты и адаптационные возможности организма, осо-бенно у детенышей в р азличных поколениях.
В связи с вышеизложенным, целью настоящего исследования было изучение изотопного состава крови и лиофилизированных тканей у крыс различных поколений при введении в их пищевой рацион легкой воды, а также исследование влияния реакций изотопного обмена (D/H) на морфофункциональные показатели организма у лабораторных животных.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Работа выполнена на крыса х линии Вистар, по 20 животных в каждой изучаемой группе, которые формировали из расчета 4-6 самцов (30-40%) и 14-16 самок (60-70%). Пер вое поколение составили крысы в возрасте четырех-шести месяцев (масса тела 240 ± 50 г, колебание массы тела по группе ± 10 г), которые были разделены на две группы: А1 (n = 20), и Б1 (n = 20) - в зависимости от изотопного состава
воды в их пищевом pационе. В группе А животные всех поколений (группы А1-5) на про -тяжении всего экспер имента получали обычный пищевой рацион и легкую воду (40 ppm, здесь и далее указано содержание по дейтерию). В группе Б животные всех поколений (группы Б1-5) на протяжении всего эксперимента получали обычный пищевой рацион и минер ализо-ванную воду (150 ррт). В дальнейшем животные, рожденные в группах А i и Б1, составили второе поколение крыс - группы А2 (n = 20) и Б 2 (n = 20) соответственно, потомки которых затем со ставили гр уппы А3 и Б 3 и так далее. В группах А1 и Б1 исследование изотопного состава плазмы крови и тканей органов было проведено через четыре недели после начала эксперимента. Во всех группах 2-5 поколений изучение изотопного состава крови и лиофи-лизированных тканей (печени, почки, сердца) выполнено на 4-6 месяце развития. К роме того, в группах А1, А3 и Б1, Б3 было проведено взвешивание животных в течение трех недель с целью оценки влияния реакций изотопного обмена (D/H) на прирост массы тела взрослых (гр уппа А1) после введения в их пищевой р а -цион легкой воды и новорожденных кр ыс (группа А3) в пер вые тр и недели после р ождения. При этом родители последних (группа А2) на протяжении всего онтогенеза также получали воду со сниженным содержанием дейтерия (40 ррт).
Все животные содержались в виварии при сходных условиях в отношении температуры, влажности, освещения, а также получали одинаковый пищевой рацион. Лабораторные крысы находились в виварии при температуре воздуха от 20 до 22°C, влажности - не более 50%, в световом режиме - день-ночь. Животных р аз-мещали в одинаковых пластиковых клетках и содер жали на стандартном рационе (кр упа, мясо и овощи).
Воду со сниженным содержанием дейтерия получали на установке, разработанной в Кубанском государственном университете [24,25]. И сходная концентрация дейт
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.