Influence of preparation from the biomass of ginseng on biochemical parameters of erythrocytes at experimental hypoxia

Abstract

In the work the experimental research of features of dynamics of a complex biochemical parameters of erythrocytes on laboratory animals with a modelled acute hypoxic hypoxia after application of preparation from biomass of ginseng is conducted. Experiments were carried out on rats with acute hypoxic hypoxia which was modelled in a pressure chamber. The statistical analysis of changes of biochemical parameters testifies about rather expressed antihypoxic effect of a preparation from biomass of ginseng.

Full Text

Актуальность и значимость поиска оптимальных по соотношению эффективности и безопасности антигипоксантов предопределена чрезвычайно широким распространением гипоксии - состояния, возникающего как в условиях дефицита кислорода во внешней среде, так и в результате различных патологий, связанных с нарушением функций дыхательной, сердечно-сосудистой систем, а также транспортной функции крови [1, 4, 5, 6, 11]. Цель настоящей работы -комплексная биохимическая оценка антигипоксического эффекта препарата из биомассы культуры ткани женьшеня. Материалы и методы Исследования выполнены на взрослых нелинейных крысах-самцах массой 160-230 г. Использован вариант острой гипоксической гипоксии, вызываемой шестичасовой экспозицией подопытных животных в вентилируемой барокамере с остаточным давлением соответствующим подъему на высоту 8000 м. Он характеризуется большим диапазоном изменений количественных значений биохимических показателей крови и параметров свободно-радикального окисления тканей, что позволяет провести достаточно корректную оценку наличия и выраженности антигипоксического действия у исследуемого средства [3, 8, 12, 15, 16, 17]. На предварительном этапе из биомассы культуры ткани женьшеня готовили настойку методом перколяции на 40% этаноле. Далее её деалкоголизировали упариванием на роторном испарителе до каломельного состояния, затем в колбу добавляли дистиллированную воду до восстановления исходного объема. Полученный деалкоголизированный препарат из биомассы культуры ткани женьшеня вводили животным внутрь через желудочный зонд в дозе 5 мл/кг (в пересчете на исходную настойку) в течение 7 дней перед помещением в барокамеру. Сразу же после извлечения животных из барокамеры их наркотизировали эфиром и проводили взятие крови, в эритроцитах которой определяли комплекс биохимических показателей, характеризующих состояние липопероксида-ции и гликолиза, а также активности их мембранного транспорта, т.е. процессов, 66 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №1, 2014 г. во многом определяющих степень воздействия гипоксической гипоксии на данные клетки в частности и организм в целом. Интенсивность перекисного окисления липидов определялась по содержанию в эритроцитах малонового диальдегида (МДА) [14], а состояние их антиокси-дантной защиты - по уровню сульф-гидрильных групп (SH-групп) [13] и показателю перекисного гемолиза эритроцитов (ПГЭ - степени их гемолиза в специальном буферном растворе) [2]. Маркером, отражающим состояние мембранного транспорта, служила активность натрий-калий-магний-зависимой адено -зинтрифосфатазы (АТФ-азы) [10]. Интенсивность ранних стадий гликолиза -основного энергопродуцирующего метаболического процесса эритроцитов, во многом определяющего их структурную целостность и функциональную стабильность - оценивали по концентрации 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) [7], поздних - по активности пируваткиназы (ПК) [9]. Все первичные опытные данные были подвергнуты математико-статистической обработке с расчетом средних значений, их ошибок, критерия Стьюдента, вероятности ошибочного прогноза. Результаты и их обсуждение Шестичасовое пребывание крыс в барокамере на «высоте 8000 м» сопровождалось статистически подтвержденным изменением всех параметров перекисного окисления липидов (табл. 1, рис. 1). Так, ПГЭ достиг значения 16,37 + 1,52 %, что почти вдвое больше, чем в контрольной группе. Концентрация МДА увеличилась до 235%. Уровень сульф-гидрильных групп снизился на 49%. Достоверно возросли оба показателя интенсивности гликолиза: активность ПК - до 152%, концентрация 2,3-ДФГ - до 135%. Эти сдвиги, вероятнее всего, свидетельствуют о компенсаторном усилении гликолиза как защитной реакции на воздействие гипоксии. Резко увеличилась и активность АТФ-азы (175%), что, по-видимому, отражает происходящие в условиях дефицита кислорода метаболические нарушения, в частности, внутриклеточного баланса электролитов, кото рые и индуцируют усиление процессов активного мембранного транспорта. Изменения параметров пероксида-ции и антиоксидантной защиты в препаратной серии характеризуются следующими особенностями. У крыс, получавших до помещения в барокамеру превентивный курс препарата из биомассы культуры ткани женьшеня, все показатели, хотя достоверно и отличались от контрольных величин (концентрация МДА -137%; уровень SH-групп - 79%; ПГЭ -145%), но были уже гораздо ближе к ним по абсолютным значениям, что предопределило и их достоверное отличие от соответствующих величин серии «гипоксия». Семидневное введение оцениваемого препарата существенно повлияло и на вторую группу анализируемых параметров эритроцитов. Активность ПК продолжала возрастать по сравнению с серией «гипоксия» (171% от контроля). Также в еще большей степени, чем у крыс с «чистой» гипоксией, увеличилось и содержание в эритроцитах 2,3-ДФГ (149%). Итак, исследуемый препарат способствовал дальнейшей интенсификации гликолиза, как ранних, так и завершающих его стадий. Вполне вероятно, что выявленный метаболический сдвиг является одним из решающих в механизме антигипоксического действия вводимого препарата на эритроцитарном уровне. Кроме того, значительное возрастание содержания 2,3-ДФГ предопределяет снижение сродства гемоглобина к кислороду, что, в свою очередь, способствует сохранению необходимого уровня окси-генации тканей. Косвенным подтверждением данных предположений может рассматриваться и тот факт, что у животных, получавших препарат из биомассы культуры ткани женьшеня, активность АТФ-азы оказалась гораздо более низкой, чем у крыс серии «гипоксия», хотя осталась достоверно превышающей (на 19%) контрольный параметр. Это свидетельствует о функциональной стабильности клеточных мембран эритроцитов крыс данной серии даже в условиях воздействия гипоксичес-ких факторов. 67 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №1, 2014 г. Таблица 1 Влияние препарата из биомассы культуры ткани женьшеня (ЖШ) на ферментные и метаболические показатели эритроцитов крыс при моделировании острой гипоксической гипоксии серии показатели Контроль Гипоксия ЖШ + гипоксия Пируваткиназа (мкмоль /г Нв*мин) М ±м 6,77 ±0,43 10,28 ± 0,22 11,58 ± 0,29 Тк - 7,26 11,7 Рк - < 0,001 < 0,001 АТФ-аза (мкмоль/г Нв*час) М ±м 30,43 ±2,09 53,31 ± 3,67 36,22 ± 1,45 Тк - 5,42 2,98 Рк - < 0,001 < 0,05 2,3-ДФГ (мкмоль/г Нв) М ±м 20,73 ± 0,64 28,00 ± 0,85 30,89 ± 1,52 Тк - 6,83 6,14 Рк - < 0,001 < 0,001 МДА (нмоль/мл) М ±м 11,82 ± 1,24 27,74 ± 0,83 16,23 ± 0,75 Тк - 10,71 3,06 Рк - < 0,001 < 0,01 SH-группы (мкмоль/г Нв) М ±м 13,67 ± 1,18 6,99 ± 0,55 10,83 ± 0,46 Тк - 5,13 2,24 Рк - < 0,001 < 0,05 ПГЭ (%) М ±м 8,29 ± 0,60 16,37 ± 1,52 12,04 ± 0,65 Тк - 4,95 4,24 Рк - < 0,001 < 0,01 Примечание. АТФ-аза - натрий-калий-магний-зависимая аденозинтрифосфатаза; 2,3-ДФГ -дифосфоглицерат; МДА - малоновый диальдегид; SH-группы - сульфгидрильные группы; ПГЭ -перекисный гемолиз эритроцитов. «Тк, Рк» - значения коэффициента Стьюдента и вероятности ошибочного прогноза при сравнении с соответствующими показателями серии «контроль». Особенности отмеченных изменений активности ПК и содержания 2,3-ДФГ могут рассматриваться как реальная составляющая механизма антигипок-сического эффекта препарата из биомассы культуры ткани женьшеня. Немаловажное значение имеет и антипероксидное действие препарата из биомассы культуры ткани женьшеня, проявившееся меньшими изменениями уровней МДА и параметров антиоксидантной защиты по сравнению с серией «гипоксия». Оно ограничивает степень деструкции мембранных структур эритроцитов, происходящую за счет активации свободно-радикального окисления при гипоксии и способствует максимальной эффективности участия этих клеток крови в повышении устойчивости организма к дефициту кислорода. 68 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №1, 2014 г. % 200 175 150 125 100 % 250 225 200 175 150 125 100 I МДА * 235 *57 % 100 90 80 70 60 50 40 * 51 79 SH- % 200 175 150 125 100 * 198 ПГЭ I 145 Рис. 1. Изменения (в %) ферментных и метаболических показателей эритроцитов крыс при моделировании острой гипоксической гипоксии и превентивном назначении препарата из биомассы культуры ткани женьшеня по сравнению с контролем (100%-й уровень) □ - гипоксия □ - гипоксия + препарат из биомассы культуры ткани женьшеня - достоверность изменений по сравнению с контролем (Р<0,05) Выводы Препарат из биомассы культуры ткани женьшеня при воздействии факторов, приводящих к развитию острой гипоксии, оказал четкое антигипоксическое действие, проявившееся меньшей степе нью биохимических изменений в эритроцитах. Установленные проявления и возможные механизмы антигипоксического действия препарата из биомассы культуры ткани женьшеня характеризуются 69 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №1, 2014 г. достаточной выраженностью, обеспечивающей высокую устойчивость организма в условиях остро развившейся кислородной недостаточности. Данная характеристика безусловно важна и может способствовать расширению диапазона практического использования оцениваемого препарата. В частности, в качестве вспомогательного профилактического средства при угрозе гипоксического повреждения тканей при ишемической болезни сердца, бронхиальной астме и других патологиях, а также в гериатрической практике, где значение длительного применения максимально безопасных антигипоксантов особенно велико