Введение к работе
Актуальность темы. Процессы свободнорадикального окисления (СРО), лежащие в основе метаболизма всех клеток и определяющие адаптивную состоятельность организма к действию повреждающих факторов, являются не только необходимым звеном жизнедеятельности клетки, но и выступают как универсальное неспецифическое звено в развитии многих патологических состояний (Владимиров Ю.А., 1987; Зенков Н.К., 2001).
Исследование состояния и механизмов нарушения регуляции кислородзависимых процессов позволяет выявить общие закономерности и уточнить патогенез различных заболеваний. Решение этих вопросов тесно связано с фундаментальными общебиологическими проблемами, такими как образование свободнорадикальных форм кислорода и азота, пероксидной модификацией липидов и белков, функционированием биомембран, компартментализацией биохимических реакций и может быть весьма полезным для выяснения сложных многоуровневых взаимоотношений различных метаболических звеньев при развитии патологических состояний.
Имеющиеся к настоящему времени данные позволяют считать, что, как в реакциях окислительного стресса, так и в механизмах антиоксидантной защиты принимает участие оксид азота (Klebanoff S.J., 1992; Маеда Х., Акаике Т., 1998; Dobashi K. et al., 1997; Ulker S. еt al., 2003). Физиологический эффект взаимодействия АФК и NO остается предметом активных дебатов. В ряде работ in vitro продемонстрировано, что NO может фактически замедлять пероксидное окисление липидов, действуя как скавенджер кислородных радикалов (Laskin J.D. et al., 2001; Серая И.П., Нарциссов Я.Р., 2002). Этот своеобразный “антиоксидантный" эффект NO позволил некоторым исследователям предположить, что взаимодействие между супероксиданионом и NO может быть биологически важным путем детоксикации потенциально опасных активных форм кислорода (Huie R.E., Padmaja S., 1993; Зенков Н.К. с соавт., 2000, 2001; Murphy M.P., 2009). В тоже время есть и противоположные данные, свидетельствующие о том, что оксид азота способен усиливать негативные эффекты супероксидного радикала и других активных форм кислорода, которые играют важную роль в патогенезе заболеваний животных (Epe B. et al., 1996; Greenacre S.A., Ischiropoulos H., 2001).
В последнее время появился ряд работ, в которых приводятся отдельные результаты изучения взаимосвязи состояния процессов пероксидного окисления липидов, антиоксидантной системы и интенсивности образования в организме оксида азота при патологиях различной этиологии (Laskin J.D. et al., 2001; Murphy M.P., 1999; Lee K.J. et al., 2004; Реутов В.П. с соавт., 2007). Однако полученные данные зачастую носят противоречивый характер, и у авторов нет единого мнения о роли и взаимосвязи антиоксидантного статуса, как совокупности про- и антиоксидантных процессов и системы оксида азота.
Помимо этого процессы свободнорадикального окисления и система оксида азота являются универсальными факторами регуляции стрессорных и адаптивных ответов организма (Малышев И.Ю., Манухина Е.Б., 1998; Stratakis C.A., Chrousos G.P., 1995). В настоящее время выдвинута гипотеза о том, что NO участвует в регуляции стресс-реакции, ограничивая ее чрезмерную активацию, и ее повреждающие эффекты, как на центральном, так и на периферическом уровне (Манухина Е.Б., Малышев И.Ю., 2000). Эта гипотеза предполагает наличие наряду с известными стресс-лимитирующими системами (ГАМК-ергической, пептидергической, антиоксидантной и др.) и NO - ергической стресс-лимитирующей системы (Малышев И.Ю., Манухина Е.Б., 1998). Один из защитных эффектов NO при стрессе связан с его способностью увеличивать активность антиоксидантных ферментов и экспрессию кодирующих их генов (Dobashi K. et al., 1997; Ulker S. et al., 2003).
Поэтому изучение окислительного и нитрозативного напряжения, а также локальных антиоксидантной и NO-ергической стресс-лимитирующих систем в норме, в процессе онтогенеза, при стрессе, адаптации и развитии патологических состояний является весьма актуальным и перспективным. Учитывая большую функциональную нагрузку данных метаболических систем, можно предполагать, что регуляция межклеточных и системных взаимодействий, связанных с изменением продукции NO и изменениями антиоксидантного статуса организма, окажется весьма эффективным способом предупреждения и лечения многих заболеваний.
Таким образом, всё выше изложенное подтверждает актуальность изучения роли и взаимодействия окислительного и нитрозативного напряжения в адаптивных ответах организма и при развитии различных патологических состояний.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение роли системы оксида азота и её взаимосвязи с антиоксидантным статусом организма в возрастном аспекте и при развитии различных патологических состояний у разных видов сельскохозяйственных животных.
В соответствии с указанной целью на разрешение поставлены следующие задачи.
1. Изучить видовые и возрастные особенности функционирования антиоксидантной и NO- L-аргинин систем.
2. Определить роль оксидативного стресса и системы оксида азота в постнатальной адаптации животных.
3. Выявить роль оксида азота в формировании колострального иммунитета у новорожденных животных.
4. Изучить динамику свободнорадикального окисления и состояние ситемы NO- L-аргинин при различных патологиях сельскохозяйственных животных.
5. Выявить характер влияния модуляции продукции оксида азота на интенсивность пероксидного окисления липидов и белков, состояние АОС и образование NO и S-нитрозотиолов.
Научная новизна. Впервые изучены видовые и возрастные особенности состояния системы оксида азота, охарактеризована ее роль в формировании колострального иммунитета у новорожденных животных. Впервые комплексно изучены интенсивность процессов пероксидного окисления липидов и белков, состояние ферментативного звена антиоксидантной системы и образование оксида азота при развитии патологий различной этиологии. Определено влияние индукции синтеза оксида азота L-аргинином и ингибирования образования NO на динамику образования супероксиданиона в митохондриальной и микросомальной электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) клеток печени, интенсивность пероксидного окисления липидов в крови и окислительной модификации плазменных белков как в норме, так и при иммобилизационном стрессе, токсическом повреждении печени тетрахлорметаном и ожоговой травме, а также характер реакции антиоксидантной системы в норме и при патологии.
Впервые комплексно изучено применение животным в преддверии стрессовых ситуациях различной этиологии и отличающихся по патогенетическим механизмам развития соединения ФБ-26, обладающего свойствами антиоксиданта и донора оксида азота. Новизна проведенных исследований подтверждена 4 патентами РФ.
Практическая значимость. Изучение характера течения процессов свободнорадикального окисления липидов и белков, функционирования антиоксидантной системы и системы оксида азота позволяют углубить и систематизировать современные представления о значении нитрозотивного и оксидативного стресса в развитии патологий разного генеза. Результаты исследования особенностей этих процессов в условиях модуляции образования оксида азота в организме, как в норме, так и патологии позволят предложить новые подходы в разработке способов и методов прогнозирования исхода, профилактики и лечения заболеваний сельскохозяйственных животных разной этиологии.
На основании проведенных исследований разработаны и утверждены на федеральном уровне: Методические рекомендации по оценке и коррекции иммунного статуса животных (Воронеж, 2005); Методические рекомендации по диагностике, терапии и профилактике нарушений обмена веществ у продуктивных животных (М.: РАСХН, 2007); Методические рекомендации по определению стабильных метаболитов оксида азота в плазме (сыворотке) крови (М.: РАСХН, 2007); Методические рекомендации по определению субклеточной генерации супероксиданиона в тканях (М.: РАСХН, 2007); Методические рекомендации по диагностике, профилактике и лечению омфалита у новорожденных телят (Воронеж, 2008); Методические рекомендации по диагностике, профилактике и терапии гепатопатий у крупного рогатого скота (Воронеж, 2009); Методические рекомендации по диагностике, профилактике и терапии гестоза у молочных коров и свиноматок (Воронеж, 2009); Методические рекомендации по оптимизации формирования колострального иммунитета у новорожденных животных (Воронеж, 2009).
Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы болезней молодняка в современных условиях (Воронеж, 2002); «Свободные радикалы, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 2003); III съезде биофизиков России (Воронеж, 2004); «Свободные радикалы, антиоксиданты и здоровье животных» (Воронеж, 2004); XIX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004); «Актуальные проблемы болезней органов размножения и молочной железы у животных» (Воронеж, 2005); «Актуальные проблемы патологии, фармакологии и терапии» (Воронеж, 2006); I съезде ветеринарных фармакологов и токсикологов России (Воронеж, 2007); Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию ветеринарии Курской области (Курск, 2008); «Трансферт инновационных технологий в животноводстве» (Орел, 2008); «Актуальные проблемы болезней молодняка в современных условиях» (Воронеж, 2008); II съезде ветеринарных фармакологов и токсикологов России (Казань, 2009).
Публикации. Основные научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в 57 печатных работах, в том числе в 26 статьях в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК Минобразования РФ, 8 методических рекомендациях, 1 методическом пособии и 4 патентах.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Видовые и возрастные особенности функционирования антиоксидантной и NO- L-аргинин систем.
2. Роль оксидативного стресса и системы оксида азота в постнатальной адаптации животных.
3. Характер свободнорадикального окисления и состояние ситемы NO- L-аргинин при различных патологиях сельскохозяйственных животных.
4. Влияние модуляции продукции оксида азота на интенсивность пероксидного окисления липидов и белков, состояние АОС и образование NO и S-нитрозотиолов.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 285 страницах и включает введение, обзор литературы, материал, объем и методы исследований, результаты собственных исследований, их обсуждение, выводы, предложения и список литературы. Диссертационная работа проиллюстрирована 49 таблицами и 41 рисунками. Список литературы включает 449 источников, в том числе 298 иностранных авторов.
