Введение к работе
Актуальность проблемы. Существенное возрастание доли пожилых людей в населении развитых стран сопровождается увеличением смертности от основных болезней старческого возраста - заболеваний сердечно-сосудистой системы, злокачественных новообразований, нейродегенеративных процессов, снижения сопротивляемости к инфекции, сахарного диабета [Анисимов В.Н., 2000; Дильман В.М, 1987; Шабалин В.Н., 2003]. Поэтому разработанная в 2001 году Организацией объединенных наций концепция здорового старения отнесена к наиболее приоритетным направлениям медицины. Старение человека принято рассматривать как естественный физиологический процесс. Вместе с тем есть данные, согласно которым физиологическое старение наблюдается у 3 - 6% человеческой популяции, в остальных случаях наблюдается ускоренное старение [Зайчик А.Ш, Чурилов Л.П., 1999; Практическая гериатрия, 1995]. Существующие в современной литературе концепции старения не объясняют его феномен [Дильман В.М., 1978; Фролькис ВВ., 1988; Анисимов В.Н., Соловьев MB., 1999]. Механизмы ускоренного старения изучены в большей степени, что дает основание для патогенетически обосновашюй разработки средств его ограничения [Колосова Н.Г. и др., 2001; Cheraskin Е. et al., 1996; Бобырев В.К., 1989; Зенков Н.К. и др., 2001; Меньшикова Е.Б. и др., 2001; Загоскин ШТ., Хватова ЕМ, 2002; Меерсон Ф.З., 1972]. Известны факторы, способствующие преждевременному старению. Прежде всего, это стрессорные, токсические и избыточные информационные воздействия, широко действующие на человека современного общества [Арчаков А.И., 1975, Селье Г., 1979; Меерсон Ф.З., 1972; Гаркави Л.Х. и др., 1998; Кулинский В.И., 1999; Голиков С.Н.идр.,1986].
В НИИ фармакологии ТНЦ СО РАМН в результате многолетних исследований выдвинута концепция взаимосвязи нарушений систем образования энергии и, в частности, быстрого метаболического кластера митохондрий и развития главных неинфекционных заболеваний и преждевременного старения организма [Хазанов В.А., 1992,1993, 2001,2002,2003]. Общие механизмы развития главных неинфекционных заболеваний человека и преждевременного старения с позиции биоэнергетической фармакологии, предполагают единый фармакологический подход для их коррекции [Хазанов В.А., 2004].
Ранее нами показано, что любое патогенное воздействие (физические перегрузки, гипоксия, ишемия, судорога, стресс, интоксикация) приводит, помимо специфических реакций, к стереотипному изменению энергетического обмена митохондрий, проявляющемуся в виде развития процессов, характерных для стадии тревоги, резистентности и истощения общего адаптационного синдрома [Селье Г., 1979; Хазанов В.А., 1993, 2003; Хазанов В.А., Васильев К.Ю., 2003; Хазанов В.А., Зимина Т.А., 1987; Хазанов В. А. и др., 1986,1999а].
Данные литературы относительно возрастных особенностей реакции сис
темы энергопродукции на комплексное воздействие патогенных факторов ог
раничены, при этом есть сведения о различной возрастной реактивности мито
хондрий [Хазанов В.А, 1993; Загоскин П.П., Хватова Е.М., 2002; Скулачев
В П, 1999, 2000; Нарциссов Р.П, 1999] іТІПі ттгщ. гттмггтппг действие
факторов, способных вызвать развитие ІстадиІСіРі№М4МЛі«зистентности,
*^ I КМКПМвТВКА . if
может привести к истощению адаптивных ресурсов митохондрий, в отличие от влияния тех же факторов, действующих по отдельности [Хазанов В А, 2004]. Многие авторы отмечают, что дезадаптивные процессы в системах гомеостази-рования служат неспетщфической основой развития предпатологии, а затем и патологических состояний [Гаркави Л.Х. и др., 2003; Дильман В.М., 1987; Панин Л.Е., 1983; Селье Г., 1979]. Однако, ранее не рассматривалась концепция декомпенсации в системе энергопродукции как ключевого звена снижения адаптивных возможностей организма и развития патологий, хотя известен вклад нарушений митохондриальных процессов в механизмы преждевременного старения организма [Загоскин П.П, Хватова ЕМ, 2002; Скулачев В.П., 1999]. Нами было предложено рассматривать митохондрии как системный интегратор, суммирующий на уровне энергопродукции нагрузку, испытываемую другими системами обеспечения гомеостаза [Хазанов В А., 2002].
Разработка средств профилактики преждевременного старения, геропро-текторов, является ключевой в реализации программ здорового старения [Гаркави Л.Х. и др., 1998; Соловьева А.С. и др., 1999; HeidrickML. et al, 1984; Hip-kiss A.R., 1998; Comfort A. et al., 1971; Porta E.A. et al, 1980; Khansari D.H, Gus-tad T, 1991; Valenti G, 1997; Cotzias G.C. et al., 1974, Landfield P.W. et al., 1981; Морозов В.Г, ХавинеонВ.Х, 1997; Дильман B.M., 1987; Фролькис В.В, Мура-дян Х.К, 1988; Ванюшин Б.Ф, Бердышев Г.Д., 1977]. Представляется актуальной разработка препаратов-геропротекторов, оказывающих комплексное влияние на организм. С этой позиции практически неизученным является применение в качестве геропротекторов препаратов на основе естественных метаболитов митохондрий, влияющих на процессы образования и расходования энергии в организме [Кондрашова М.Н, 2002; Кондрашова М.Н. и др., 2005; Хазанов В.А, 2001, 2002]. В данной работе исследовано влияние комбинации янтарной и глутаминовой кислот на энергетический обмен печени у молодых половозрелых и стареющих мышей при действии экстремальных факторов - стресса и интоксикации длительно принимаемыми лекарственными средствами, изониа-зидом и доксорубицином. Ранее нами показано, что препараты на основе митохондриальных субстратов предупреждают нарушение, либо помогают восстановить нарушенный процесс образования АТФ в митохондриях и тем самым защищают органы и системы, испытывающие повышенные нагрузки либо подверженные токсическому воздействию, от спада активности и повреждения [Андреева Е.А, 1998; Смирнова Н.Б, Хазанов В А, 2001; Диш А.Ю., 2004; Трифонова О.Ю. и др., 2002; Поборский А.Н., Хазанов В.А, 2002].
Цель работы. Изучить влияние комбинации янтарной и глутаминовой кислот на функциональное состояние митохондрий печени молодых половозрелых и стареющих мышей при раздельном и комплексном воздействии стресса и интоксикации изониазидом или доксорубицином.
Задачи исследования.
Оценить возрастные особенности функционирования системы энергопродукции у стареющих интактных мышей;
Выявить возрастные особенности резистентности и функционального состояния митохондрий в ответ на воздействие патогенных факторов - стресса
и интоксикации изониазидом и доксорубицином у стареющих интактных мышей;
3. Оценить комплексное действие патогенных факторов (стресса и инток
сикации доксорубицином или изониазидом) на систему энергопродукции пече
ни молодых половозрелых и стареющих интактных мышей;
4. Исследовать влияние митохондриальных субстратов - комбинации
янтарной и глутаминовой кислот на энергетический обмен печени при
раздельном и комплексном действии стресса и интоксикации доксорубицином
или изониазидом.
Научная новизна.
Впервые изучены механизмы формирования адаптивной реакции митохондрий на комплексное действие стресса и интоксикации изониазидом или доксорубицином.
Показано, что нарушение энергетического обмена митохондрий и снижение активности быстрого метаболического кластера цикла Кребса вызывает снижепие адаптивных ресурсов организма при старении и действии экстремальных факторов - стресса и интоксикации.
3. Установлено, что у стареющих мышей ответные реакции системы
энергопродукции печени на стресс и интоксикацию характеризуются
нарушением энергетического обмена, развитием стадии истощения общего
адаптационного синдрома. В митохондриях молодых половозрелых мышей, в
отличие от стареющих животных, эти воздействия преимущественно
формируют состояния активации и резистентности энергопродукции.
Доказано, что на уровне митохондрий печени происходит суммация нагрузки, испытываемой системами детоксикации и биотрансформации.
Установлено, что возрастные сдвиги функционального состояния митохондрий можно сопоставить с изменениями, наблюдаемыми при переходе от состояния резистентности к истощению адаптивных возможностей системы энергопродукции.
6. Показано, что поддержание активности быстрого метаболического
кластера либо его реактивация у стареющих мышей при действии
экстремальных факторов предотвращает нарушения энергетического обмена
печени и развитие каскада патологических реакций, обеспечивает сохранение
резистентного состояния энергопродукции.
7. Продемонстрировано, что регуляторное воздействие па митохондри-альные процессы метаболитами цикла Кребса пролонгирует активность реакций быстрого метаболического кластера при стрессе и интоксикации у молодых половозрелых и стареющих животных, предупреждая развитие патологических реакций и процессов, вносящих вклад в преждевременное старение.
Практическая значимость.
1. Обоснована целесообразность применения в геронтологической, фтизиатрической, онкологической практике регуляторов энергетического обмена на основе митохондриальных субстратов - янтарной и глутаминовой кислот, повышающих резистентность митохондрий при стрессе и интоксикации и огра-
ничивающих проявления универсальных патологических процессов - нарушений энергетического обмена и окислительного стресса.
2. Показано, что регуляторы энергетического обмена могут быть использованы с целью предупреждения нарушения энергетического обмена печени и организма в качестве геропротекторов в неблагоприятных условиях окружающей среды или при массивной медикаментозной терапии.
Апробация работы. Основные положення диссертационной работы изложены на Всероссийских научно-практических конференциях «Настоящее и будущее высокотехнологичной медипины», «Многопрофильная больница: проблемы и решения», «Интенсивная медицинская помощь: проблемы и решения» (Ленинск-Кузнецкий, 2002, 2003, 2004), Всероссийской конференции «Компенсаторно-адаптивные процессы- фундаментальные, экологические и клинические аспекты» (Новосибирск, 2004), Итоговой научной конференции, посвященной 20-летию НИИ фармакологии ТНЦ СО РАМН (Томск, 2004)
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 14 публикациях, из них одна в центральном журнале.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 180 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 14 рисунками и 22 таблицами. Библиографический указатель содержит 195 источников, из них 147 отечественных и 48 иностранных.
