БИОХИМИЯ, 2014, том 79, вып. 5, с. 572 - 582
УДК 577.24
ОЗОН УСТРАНЯЕТ ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ, ВЫЗВАННЫЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕССОМ В ПЕЧЕНИ И ПОЧКАХ КРЫС: ЕГО ЭФФЕКТЫ ДО И ПОСЛЕ НАЧАЛА СТАРЕНИЯ*
© 2014 М.Х. Сафват1**, M.M. Аль-Савалхи1, M.Н. Масуф2, АА. Шахин1
1 Университет Каира, фармацевтический факультет, кафедра биохимии, 11562 Каир, Египет; факс: 202 23635140,
электронная почта: maheerasafwat@yahoo.com, maheerahsafwat@gmail.com
2 Университет Каира, Национальный институт рака,
отделение озоновой терапии, Каир, Египет
Поступила в редакцию 28.12.13
Известно, что процесс старения сопровождается возросшим уровнем окислительного стресса и противодействия со стороны антиоксидантных защитных систем. Было показано, что контролируемое введение озона является эффективным средством при различных патофизиологических состояниях, вызванных окислительным взрывом. Однако относительно мало было сделано для изучения эффекта озона на биохимические изменения, возникающие в процессе старения. Поэтому настоящая работа была выполнена с целью изучения на двух экспериментальных моделях роли озона в противодействии состоянию окислительного стресса в печени и почках крыс, вызванного старением. В модели «до начала процесса старения» озон вводился перед началом старения во взрослом состоянии, и его введение продолжалось после запуска процесса старения (крысы трехмесячного возраста до достижения ими 15-месячного возраста). В случае использования модели «после начала процесса старения» озон вводился после начала процесса старения, и его введение продолжалось один месяц (крысы 14-месячного возраста до достижения ими 15 месяцев). Введение озона до начала процесса старения существенно понижало уровень маркеров окисления липидов и белков, а именно малонового диальдегида (МДА), содержание карбонильных групп в белках и пониженное накопление пигмента липофусцина в печени и почках крыс. Более того, в почках и печени в значительной степени восстанавливалось содержание восстановленного глутатиона (08Н), а глутатион-пероксидазная активность (вРх) в цитозоле печени приходила в норму. Сходные, но менее выраженные эффекты наблюдались при обработке озоном группы животных, у которых начался процесс старения. Тем не менее, в этой группе введение озона не приводило к выраженному влиянию на содержание липофусцина в печени и почках, а также на содержание восстановленного глутатиона в почках. Эти результаты представляют свидетельства потенциально возможных положительных эффектов озоновой терапии, проводимой до начала процесса старения, с целью нейтрализации ассоциированного со старением хронического окислительного стресса в печени и почках крыс.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: озон, окислительный стресс, печень, почки, до начала процесса старения, после начала процесса старения.
Старение является нормальным комплексным физиологическим процессом, при котором происходят различные морфологические и биохимические изменения, возникающие при переходе от созревания к преждевременному старению. Эти изменения запускают все увеличивающиеся нарушения в различных органах, что
Принятые сокращения: МДА — малоновый диаль-дегид, pCO — карбонильные группы белков, GSH — глутатиона, GPx — глутатион-пероксидаза.
* Первоначально английский вариант рукописи был опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow), Papers in Press, BM 13-357, 23.02.2014.
** Адресат для корреспонденции.
делает организм подверженным различным заболеваниям и токсическим воздействиям, что, в конечном итоге, приводит к его гибели [1, 2]. Процесс старения по-прежнему остается нерешенной биологической проблемой, которую никак нельзя объяснить одним геном или нарушением работы какой-либо ключевой системы организма [3, 4].
Для объяснения феномена процесса старения было предложено много различных теорий, которые основывались на соматических мутациях, накоплении аномальных белков, генетической предопределенности или изменениях в функционировании нервной и эндокринной
систем. В настоящее время одним из наиболее возможных и приемлемых объяснений для механистической основы процесса старения является «свободнорадикальная теория старения». Согласно этой теории свободные радикалы вызывают кумулятивные повреждения клеточных макромолекул (белки, липиды, ДНК), что, при отсутствии сильной эндогенной антиоксидант-ной защиты, приводит к старению и связанным с ним заболеваниям [5, 6]. Теория окислительного стресса постулирует, что активные формы кислорода (АФК), а не свободные радикалы, ответственны за функциональные изменения, происходящие при старении [7]. Окислительный стресс также может обеспечить механизм, на котором основаны другие, связанные с «повреждениями», теории старения, как, например, нестабильность генома в результате повреждения ДНК и накопление гликированных сшивок при повреждении белков, что может приводить к патогенетическим состояниям, ассоциированным с сердечно-сосудистыми и нейродегенера-тивными заболеваниями [8, 9].
В прошлом предполагалось, что печень не подвержена значительным возрастным изменениям [10]; однако стало очевидным, что в пожилом возрасте печень подвергается значительным структурным и функциональным изменениям. Подвергающаяся старению печень демонстрирует набор характеристик, указывающих на окислительные повреждения, и во многих работах было показано, что уровень АФК в тканях оказывает влияние на функции печени и тесно связан с большинством болезней, ассоциированных с возрастом [11, 12].
Одним из органов, который наиболее подвержен развитию возрастных повреждений, кроме печени, являются почки [13, 14]. Обширный окислительный стресс коррелировал со многими возрастными изменениями в почках, такими как обширный фиброз, потеря способности к регенерации и усиление апоптоза [15]. Гомес с соавт.
[16] продемонстрировали резкое увеличение образования Н202 в почках старых крыс, что указывает на значительное усиление в них окислительного стресса. Более того, стареющие почки в большой степени подвержены перекисленному окислению липидов, повышенному отложению липофусцина и усиленному образованию глико-зилированных продуктов и усиленному апоптозу
[17], что вносит значительный вклад в патогенез и прогрессирование заболеваний почек [18].
Проблема улучшения процесса старения с целью достижения здорового старения и, следовательно, откладывания начала и прогрессиро-вания многих возрастных заболеваний, является одним из основных вызовов XXI века [4].
Озоновая терапия с ее многосторонним применением и способами введения является одним из способов вмешательства в процесс старения с целью его улучшения. В течение нескольких десятилетий терапия озоном применяется в качестве дополнительного средства к традиционной медицине при различных обстоятельствах, таких как устойчивые инфекции, ортопедические патологии, а также при лечении сосудистых, нейродегенеративных и воспалительных заболеваний. Разумные дозы озона способны индуцировать адаптацию клеток к окислительному стрессу, и, тем самым, оказывать противодействие этому процессу. Этот феномен известен как «окислительная предобработка» и протекает с участием определенных физиологических мессенджеров, которые создаются озоном и активируют множество биологических метаболических путей [19]. Способность окислительной предобработки озоном улучшать окислительно-восстановительный статус была показана на широком круге патологий в различных моделях животных, таких как индуцируемая цисплатином нефротоксичность [20], повреждение печени при реперфузии после ишемии [21], повреждение почек печени при репер-фузии после ишемии [22], диабетическая неф-ропатия [23] и недостаточность коронарных артерий [24].
Однако очень мало известно о влиянии озона на возрастные изменения в различных тканях. В двух работах, выполненных совсем недавно в нашей лаборатории, был исследован эффект озона на обращение определенных биохимических изменений, вызванных старением в коре мозга [25], мозжечке и сердце крыс [26]. Тем не менее, влияние озона на биохимические изменения в печени и почках, связанные со старением, не было изучено в должной мере. Настоящая работа была проведена с целью прояснить возможный эффект введения озона против процесса старения в нейтрализации хронического окислительного стресса, сопровождающего старение в печени и почках крыс, на двух экспериментальных моделях. В модели «до начала старения» озон вводился до начала процесса старения при достижении взрослого состояния, и его введение продолжалось после начала процесса старения (трехмесячные крысы до достижения ими 15-месячного возраста). В то время как в модели «после начала старения» озон вводился после начала процесса старения, и его введение продолжалось в течение одного месяца (14-месячные крысы до достижения ими 15-месячного возраста). При планировании этой работы мы старались избежать возрастных крайностей, сравнив группы 3- и 15-месячного воз-
раста. Эти выбранные значения возраста отражают переход от полного созревания к раннему старению, так как было предположено, что именно изменения, происходящие в этот период, могут закладывать основу для последующего старения [25, 27].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Получение озона и его введение. Озон получали из кислорода медицинской чистоты с помощью системы генерации озона (EXT 120-T, «Longevity Resources Inc.», Канада). Это высококачественный, потребляющий кислород генератор озона, отвечающий требованиям высокой чистоты для применения в медицинских целях. Концентрация озона измерялась на встроенном УФ-спектрофотометре при длине волны 254 нм. Получаемый этим генератором озон немедленно вводился крысам путем ректального вдувания с помощью подходящей полиэтиленовой канюли, подсоединенной к шприцу. Этот способ введения озона рассматривается как наиболее удобная и легкая процедура в случае крыс [28]. В настоящей работе подобранная доза озона составляла 0,6 мг/кг веса [29]. Чтобы получить необходимую концентрацию озона, скорость прокачки кислорода доводилась до значения 125 мл/мин. При этом значение напряжения на генераторе озона было равным 2 V.
Экспериментальные животные. Взрослые крысы-ал
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.