Введение к работе
-3-
Актуальность проблемы. Исследование действия низкой температуры на клетки и ткани гомоиотермных организмов является одним из актуальных вопросов современной биологии (Майстрах, 1975; Тимофеев, 1983; Эмирбеков, Львова, 1985; Сумбатов, 1985; Турин, 1986;). Гипотермия представляет и практический интерес. Общая или локальная гипотермия широко используется в различных областях медицины, главным образом в целях снижения кислородных запросов тканей и устранения ишемических и гипоксических явлений (Волколаков, Лацисе, 1977; Мешалкин, Верещагин, 1985). Эти цели в значительной степени достигаются при глубокой гипотермии. Начальные же этапы снижения температуры тела сопровождаются развитием специфических и неспецифических терморегуляторных реакций, приводящих к активации симпатоад-реналовой системы (Гурин, 1987; Кулинский, Ольховский, 1992) и интенсификации окислительных процессов. Активация окислительных процессов, составляя важнейшее звено биохимической терморегуляции у теплокровных животных, может включить интенсификацию не только реакций окисления субстрата в дыхательной цепи, но и реакций свободно-радикального окисления (Куликов и др., 1988; Бородин и др., 1992; Скулачев, 1994).
Имеющиеся экспериментальные данные при умеренной гипотермии в определенной мере подтверждают факт усиления процессов пере-кисного окисления липидов (ПОЛ) в различных тканях, в том числе и в крови (Василькова, Кухта, 1988; Утно и др., 1989; Эмирбеков и др., 1995). Считают, что интенсификация процессов ПОЛ является одним из пусковых механизмов развития гипотермической патологии (Тимофеев, 1983; Эмирбеков и др., 1991). Вместе с тем нет систематических исследований по анализу интенсивности процессов ПОЛ в динамике гипотермии и в постгипотермическом периоде. Не исследована интенсивность окислительной модификации белков при низких температурах тела и ее последствия. Не установлены пусковые и усиливающие механизмы этих
-4-процессов. Неизвестно в какой мере возможные изменения интенсивности реакций свободно-радикального окисления белков и липидов могут быть обусловлены модификацией активности компонентов антиокислительной системы.
В последние годы получены убедительные данные, свидетельствующие о способности опиоидных пептидов, в частности гексапептида даларгина, препятствовать развитию стресса и стрессорной активации метаболических процессов (Пшенникова, 1987; Дворцин, Шаталов, 1991; Маслова и др., 1991). Даларгин уменьшает избыточный выброс и угнетает периферические эффекты ряда гормонов, участвующих в реализации стресса, в том числе катехоламинов и глюкокортикоидов (Виноградов и др., 1987; Лишманов и др., 1991). Наряду с антистрессорным эффектом даларгин обладает и антиоксидантным действием (Шлозников и др., 1990; Короткина и др., 1992), в том числе и в условиях гипотермии (Львова и др., 1993). В связи с вышеизложенным представляется важным изучение возможности регуляции свободно-радикальных процессов даларгином в условиях низкой температуры тела.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось исследование зависимости интенсивности реакций свободно-радикального окисления липидов и белков, активности компонентов антиокислительной системы, содержания молекул средней массы, белковых, липидных и минеральных компонентов сыворотки крови от глубины гипотермии, установление сроков нормализации их в постгипотерми-ческом периоде, а также выяснение возможности химической коррекции этих параметров путем введения опиоидного пептида даларгина.
Задачи исследования:
-
Исследовать содержание продуктов ПОЛ, антиокислительную активность и активность супероксиддисмутазы и каталазы в крови крыс в динамике гипотермии, гипотермии на фоне введения даларгина и в ближайшем постгипотермическом периоде.
-
Определить содержание карбонильных групп белков сыворотки крови крыс при низких температурах тела и введении даларгина.
3. Установить содержание молекул средней массы в сыворотке
крови крыс при гипотермии 30 С и 20 С, гипотермии на фоне введения даларгина и в постгипотермическом периоде.
-
Исследовать динамику изменения содержания общего белка, альбумина, холестерина и триглицеридов сыворотки крови крыс при гипотермии, гипотермии на фоне введения даларгина и в постгипотермическом периоде.
-
Определить содержание натрия, калия, кальция и железа в сыворотке крови крыс в динамике гипотермии, гипотермии на фоне введения даларгина и в постгипотермическом периоде.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. Установлена зависимость интенсивности процессов свободно-радикального окисления белков и липидов, содержания белковых, липидных и минеральных компонентов плазмы крови крыс от глубины гипотермии.
-
У крыс, перенесших глубокую гипотермию, к 7 суткам постгипо-термического периода не нормализуется как интенсивность процессов ПОЛ, так и биохимический состав крови.
-
Опиоидный гексапептид даларгин при предварительном внутри-брюшинном введении крысам предотвращает интенсификацию ПОЛ и окислительную модификацию белков, а также нормализует содержание исследованных метаболитов крови в условиях гипотермии.
Научная новизна. В настоящей работе впервые проведены систематические исследования по анализу интенсивности процессов ПОЛ, окислительной модификации белков, а также активности компонентов антиокислительной системы сыворотки крови крыс при низких температурах тела и последующем самосогревании. Обнаружено, что интенсивность процессов свободно-радикального окисления белков и липидов зависит от уровня гипотермии. При умеренной гипотермии развивается окислительный стресс и к 7 сут. постгипотермического периода эти процессы полностью не нормализуются. Обнаружено, что активации реакций свободно-радикального окисления при гипотермии сопутствует повышение уровня холестерина, триглицеридов, кальция и железа в сыво-
ротке крови. Впервые прослежена связь между уровнем гипотермии и содержанием в сыворотке крови молекул средней массы как эндогенных регуляторов ПОЛ. Впервые показана возможность коррекции свободно-радикальных реакций в крови при низких температурах тела путем предварительного введения опиоидного гексапептида даларгина.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные в работе данные представляют интерес с точки зрения вскрытия биохимических основ патологических и компенсаторных процессов, развивающихся в крови при снижении температуры тела и последующем ее восстановлении. Практическая значимость данной работы определяется перспективностью использования ряда изученных показателей крови для оценки состояния организма при различных уровнях гипотермии и прогнозирования метаболизма в постгипотермическом периоде. Материалы работы указывают на перспективность применения даларгина в качестве эффективного антиоксиданта при гипотермии.
Фактические результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, используются в учебном процессе кафедры биохимии ДГУ при чтении ряда спецкурсов и проведении больших практикумов. Методические элементы работы включены в подготовленное кафедрой учебное пособие "Практикум по биохимии".
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава ДГУ (1996,1997), конференции "Химики Северного Кавказа- производству" (Махачкала, 1996), совместном заседании кафедры биохимии и НИИ биологии ДГУ (Махачкала, 1997).
Публикации. По материалам данного исследования опубликовано 3 работы и 2 находятся в печати.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения и выводов.
Работа содержит 9 таблиц и 14 рисунков. В списке литературы при-
веденоЛ^б источников, из них иностранных авторов.