Раз в месяц мы отправляем дайджест с самыми популярными статьями.

ВЛИЯНИЕ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА НА АНТИОКСИДАНТНУЮ АКТИВНОСТЬ ПЛАЗМЫ КРОВИ IN VITRO И IN VIVO

А.А. Мартусевич

ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России

Реализация эффектов синглетного кислорода (СК) связана, в первую очередь, с его высокой реактивностью, которая обуславливает, в частности, повреждающие эффекты ультрафиолетового и радиационного излучения на биологические объекты [2, 3]. В литературе описаны бактериостатические эффекты СК и его киллерные свойства относительно некоторых видов клеток [2, 5]. Высокий окислительный потенциал СК лежит в основе фотодинамической терапии, успешно применяющейся в настоящее время [1, 4, 7, 8].

В то же время саногенетическое действие СК изучено достаточно слабо, имеются лишь единичные сведения об эффективности применения синглетно-кислородной терапии для лечения различной патологии [1, 4, 6], однако механизмы лечебного действия СК практически не раскрыты.

В предшествующих работах нашего авторского коллектива подтверждена гипотеза о позитивном влиянии ингаляций СК на состояние антиоксидантной системы крови животных, что частично подтверждено в экспериментах с изолированной кровью in vitro, тогда как комплексный анализ эффектов СК в литературе не представлен. В связи с этим целью данной работы стало изучение механизмов воздействия синглетного кислорода на систему крови, через которую реализуются системные эффекты синглетно-кислородной терапии.

Материалы и методы исследования

В первой серии экспериментов (in vivo) были использованы 30 здоровых крыс-самцов линии Вистар, которые были разделены на 2 равные группы (15 крыс – контрольная группа, с которой не проводили каких-либо манипуляций; 15 крыс – основная группа, получавшая ежедневные 10-минутные ингаляции СК в течение 10 дней). Забор крови производили из подъязычной вены под наркозом на 10 сутки эксперимента.

Во второй части исследования (in vitro) проводили оценку активности СК на образцах крови здоровых людей (n=20). Стабилизированную цитратом натрия кровь (объем образца 7 мл), барботировали СК в течение 5 минут.

В качестве генератора СК использовали аппарат «Airnergy» (Германия).

Интенсивность перекисного окисления липидов и уровень антиоксидантной защиты определяли в плазме крови на аппарате БХЛ-06 (Россия).

Полученные данные были обработаны в программном пакете Statistica 6.0. С учетом характера распределения признака для оценки статистической значимости различий применяли U-критерий Манна-Уитни.

Результаты и их обсуждение

Проведенные исследования позволили установить, что под влиянием синглетного кислорода наблюдаются существенные перестройки оксидантного метаболизма, имеющие преимущественно адаптивное значение для организма. Так, ингаляции СК способствовали значимому увеличению антиоксидантной активности крови крыс на 23,1% по сравнению с животными контрольной группы (p<0,05; рис. 1Б).

   

А. Уровень перекисного окисления липидов

Б. Антиоксидантная активность

Рис. 1. Состояние про- и антиоксидантной системы крови интактных и получавших ингаляции синглетным кислородом крыс (* — статистическая значимость различий р<0,05)

 

При этом уровень перекисного окисления липидов существенно не менялся (рис. 1А). Таким образом, СК при ингаляционном применении обеспечивает стимуляцию антиоксидантных резервов крови здоровых животных, что способствует расширению адаптационных возможностей организма по отношению к стрессу различной этиологии. Сохранение на уровне интактной группы значений активности липопероксидации свидетельствует об отсутствии альтерирующего действия СК в выбранной концентрации при данном способе применения (ингаляционная терапия).

При проведении барботажа цельной стабилизированной крови синглетным кислородом были продемонстрированы сходные изменения уровня липопероксидации и активности антиоксидантной защиты. Так, для перекисного окисления липидов характерно сохранение значения параметра на уровне интактной крови (рис. 2А), что свидетельствует об отсутствии влияния на окислительный метаболизм биожидкости при использовании выбранной концентрации синглетного кислорода, а также демонстрирует сохранность баланса про- и антиоксидантных систем крови при обработке окислителем.

Активность антиоксидантной системы крови, барботированной синглетным кислородом, увеличилась на 37,7% по сравнению с образцами, для которых не был применен окислитель (p<0,05; рис. 2Б). Приведенные данные, полученные при обработке биологической жидкости синглетным кислородом in vitro, подтверждают особенности модификации окислительного метаболизма плазмы крови крыс, выявленные при ингаляционном применении агента. На этом основании можно говорить о выраженном антиоксидантном потенциале СК. Являясь сильным окислителем, СК расширяет протективные свойства крови в отношении факторов-окислителей.

 

 

   

А. Уровень перекисного окисления липидов

Б. Антиоксидантная активность

Рис. 2. Состояние про- и антиоксидантной системы крови здоровых людей после обработки синглетным кислородом in vitro (* — статистическая значимость различий р<0,05)

 

 

Заключение

Проведенные на здоровых животных и образцах изолированной крови здоровых людей позволяют сделать вывод о наличии у синглетно-кислородной газовой смеси антиоксидантных свойств, которые проявляются как на системном (in vitro), так и на локальном уровне. Эти результаты могут быть использованы как метод повышения антиоксидантного потенциала крови в отношении разработки способов системной коррекции окислительного стресса путем ингаляционной синглетно-кислородной терапии и при предтрансфузионной обработке переливаемых компонентов донорской крови.

 

Список литературы:

  1. Заворотная Р.М. Синглетный кислород при лечении ряда патологических процессов: физико-химические аспекты // Украинский ревматологический журнал. – 2002. — №1. – С. 35-37.
  2. Костюк В.А., Потапович А.И. Биорадикалы и биоантиоксиданты. Минск: БГУ, 2004. — 174 с.
  3. Мартусевич А.А., Перетягин С.П., Мартусевич А.К. Молекулярные и клеточные механизмы действия синглетного кислорода на биосистемы // Современные технологии в медицине. – 2012. — №2. – С. 128-134.
  4. Синглетно-кислородная терапия / Под ред. И.З. Самосюк, Л.И. Фисенко. Киев, 2007. — 228 с.
  5. Briviba K., Klorz l-O., Sics H. Toxic and signaling effects of photochemically or chemically generated singlet oxygen in biological systems // Biol. Chem. – 1997. – Vol. 378. – P. 1259-1265.
  6. Hulten L.M., Holmstrem M., Soussi B. Effect of singlet oxygen energy on reactive oxygen species generation by human monocytes // Free Radic. Biol. Med. – 1999. – Vol. 27, №11/12. – P. 1203-1207.
  7. Landry M.P. et al. Characterization of photoactivated singlet oxygen damage in single-molecule optical trap experiments // Biophys. J. – 2009. – Vol. 97, N8. – P. 2128-2136.
  8. Tang W. et al. In vitro activation of mitochondria-caspase signaling pathway in sonodynamic therapy-induced apoptosis in sarcoma 180 cells. Ultrasonics 2010; 50 (6): 567-576.