УДК: 612.215.3 - 001.16:615.272
Ю.В. Нестеров
д.б.н., профессор, ФГБОУ ВО
«Астраханский государственный университет»;
А.С. Джардыкова
магистрант, ФГБОУ ВО
«Астраханский государственный университет»
г. Астрахань, Российская Федерация
ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АКТИВНОСТИ ЛЕГОЧНОЙ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
С точки зрения классического определения стресса, как неспецифического ответа организма на любое экстремальное воздействие, острое перегревание является фактором, вызывающим тепловой стресс. Изменение теплового режима в сторону повышения общей температуры тела влечет за собой изменение в функционировании всех систем организма и, наряду с активацией процессов терморегуляции, характеризуется вовлечением в системную реакцию организма различных метаболических систем [1, с. 99; 2, с. 12; 4, с. 56]. Одним из главных неспецифических звеньев патогенеза стрессорного повреждения органов и тканей является усиление интенсивности свободнорадикальных процессов, первичной и мощной системой защиты от которой служит антиоксидантная система (АОС), включающая в себя ферментативные антиоксиданты, важнейшим из которых является супероксиддисмутаза (СОД) [3, с.6; 5 с. 89; 6, с. 36]. Особенности возрастных изменений дыхательной системы, гетерогенность и неравномерность и проблема стресс-реактивности легочной ткани, в частности, в широком диапазоне изменений температурного режима остается актуальной в связи с недостаточной изученностью возрастных особенностей легочного метаболизма, в том числе, антирадикального статуса легочной ткани в условиях действия экстремальных факторов разного генеза.
Целью настоящей работы было проведение сравнительного анализа возрастной динамики активности легочной супероксиддисмутазы у интактных животных 6-недельного, 5-, 12-, 18- и 30-месячного возраста и при однократном действии высокой температуры. Тепловой стресс моделировали прогреванием животных разных возрастных групп в термостате в течение 40 минут при температуре 40˚С. Определяли активность супероксиддисмутазы в гомогенатах легочной ткани по методу С. Чевари с соавт. [7, с. 678-680], основанном на способности СОД конкурировать с нитросинимтетразоли за супероксидные анионы, образующиеся в результате аэробного взаимодействия восстановленной формы никотин-амидадениндинуклеотида и феназинметасульфата. Регистрацию оптической плотности производили на спектрофотометре при длине волны 540 нм, а за единицу активности фермента принимали такое количество включенного в смесь фермента, которое уменьшает скорость не ингибированной реакции на 50%, и выражается в удельных единицах активности /1 белка.
Биохимический анализ экстрактов легочной ткани на активность локализованной в ней СОД выявил достоверные и разнонаправленные изменения активности этого антиоксидантного фермента при моделировании теплового стресса на разных этапах онтогенеза. достоверное и значительное снижение активности СОД после острого перегревания животных, показано нами в легких 6-недельных (на 57,4%), 5-месячных (на 108%), 18-месячных (87%) и старых 30-месячных животных (на 284%). Выявленный факт может свидетельствовать о стресс-спровоцированном угнетении ферментативного звена системы антиоксидантной защиты легких с последующей возможной провокацией и усилением свободнорадикальных процессов в легких (табл. 1).
Учитывая и без того высокий уровень метаболизма в легких, большую их подверженность свободнорадикальному поражению, наличие легко доступного субстрата для окисления, а именно фосфолипидов, липидов сурфактанта, можно с уверенностью предположить о наличии в этом органе мощной и высокоактивной системы антиоксидантной защиты. Однако такое снижение активности одного из ферментов АОС может быть связано, по-нашему мнению, с особенностями легочного ответа на однократное и интенсивное действие на организм высокой температуры. Типичными при действии стрессора этой модальности являются учащение дыхания, пульса, гипервентиляция легких и, как следствие, значительное увеличение интенсивности метаболических процессов, в том числе окислительных, которые в свою очередь усугубляются гипервентиляционными эффектами и гипероксией, инициированными тепловой нагрузкой на организм.
Таблица 1
Изменение активности супероксиддисмутазы (Ед/г белка) в легочной ткани при тепловом воздействии у крыс разного постнатального возраста
Группы
Возраст животных
6 недель
5 месяцев
12 месяцев
18 месяцев
30 месяцев
Контроль
1,817±0,18
1,733 ± 0,02
1,977±0,01
1,594 ±0,01
0,502±0,11
Стресс
1,158±0,16 *
0,836±0,05 *
2,079±0,01 *
0,850±0,01 *
0,131±0,06 *
Примечание. * - P < 0,05 - 0,001 в сравнении с контрольными значениями.
При этом, обращает на себя внимание несравнимо высокий спад активности СОД в легких старых 30-месячных животных (более чем в 3 раза), что возможно связано с истощением на поздних этапах возрастной инволюции защитных стресс-лимитирующих систем организма, в том числе ферментативных антиоксидантов. В то же время, исключением явились половозрелые годовалые крысы, у которых в отличии от других возрастных групп нами показано незначительное, но достоверное повышение активности СОД после температурного напряжения в организме по сравнению с контрольным значением (на 5 %). Такая тенденция может свидетельствовать, с одной стороны, о высокой стресс-реактивности молодых половозрелых животных, а с другой, о достаточной зрелости, высокой мобильности и реактивности ферментативной антиоксидантной защиты при однократном действии экстремального фактора. Таким образом, можно заключить, что при однократном действии высокой температуры выявляются однонаправленные изменения активности супероксиддисмутазы в легких в сторону ее снижения, при этом степень выраженности стрессорного понижения активности фермента различна у 6-недельных, 5-, 18- и 30-месячных животных. Наряду с этим, выраженность степени активности супероксиддисмутазы в легочной ткани у интактных животных также зависит от возраста; изначально более высокий уровень активности фермента наблюдается у взрослых 12-месячных крыс и минимальные значения активности супероксиддисмутазы показаны для старых 30-месячных животных.
Список использованной литературы
1. Горанчук В.В., Шустов Е.Б. Биохимические показатели при развитии экстремальной гипертермии // Физиология человека. - 1997. –Т.23, №4. – С. 98-105.
2. Козлов Н.Б. Гипертермия: биохимические основы патогенеза, профилактики, лечения. – Воронеж, 1990. – 102 с.
3. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свободнорадикальные процессы в норме и при патологических состояниях. - М.: Медицина, 2001. –71 с.
4. Меньшикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. - М.: «Слово», 2006. – 553с.
5. Нестеров Ю.В. Нереспираторные функции и стресс-реактивность легких на разных этапах постнатального онтогенеза. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2013. – 180 с.
6. Теплый Д.Л. Нейрофизиологические эффекты витамина Е. Астрахань: «Леон», 2008. – 309 с.
7. Чевари С., Чаба И., Секей Й. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения ее в биологических материалах // Лабораторное дело – 1985, №11. – С. 678-681.
© Нестеров Ю.В., 2016
Джардыкова А.С., 2016
