Научные руководители: канд. мед. наук, асс. О. Л. Носарева,
д-р мед. наук, проф. А.В. Носарев
Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск

 Эта работа была опубликована в cборнике материалов I Всероссийской научной студенческой конференции с международным участием «МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ», под редакцией проф., д-ра мед. наук С.И. Карася (г. Томск, 10-11 ноября 2011 года). 

Введение. В настоящее время возрос интерес исследователей к изучению действия нанопорошков на живые организмы. Такие соедиения находятся в высокоактивном, метастабильном состоянии. Наблюдается как непосредственная цитотоскичность наноразмерных частиц, так и обусловленная участием в свободно-радикальных процессах [2]. В защитных механизмах клетки важную роль играет как неферментативное звено, включающее в себя систему глутатиона, так и ферментативное, представляющее ряд глутатионзависимых ферментов, каталазу, супероксиддисмутазу [1]. Глутатион занимает важное место в антиоксидантной защите клетки благодаря своей SH-группе в структуре, так как именно она подвергается окислению в первую очередь, защищая белковые структуры клетки. Также молекула глутатиона может вовлекаться в ферментативное восстановление других антиоксидантов, например витамина Е. Адекватное срабатывание двух звеньев этой системы приводит к положительному эффекту защитных реакций, невозможности разрушения внутримолекулярных структур клетки.

Цель работы. Оценить параметры системы глутатиона в эритроцитах морских свинок, подвергшихся ингаляционному введению нано-порошка магнетита в течение 4-х и 15 дней.

Материал и методы. В исследовании использовались беспородные, половозрелые морские свинки-самцы, массой 400 г (n=61). Для получения аэрозоля готовили взвесь магнетита (Fe3O4) в дистиллированной воде в концентрации 0,025мг/мл. Ингаляция животных проводилась ежедневно в течение 60 минут: I группа (n=16) с курсом 4 дня и II группа (n=25) с курсом 15 дней. Изучались эффекты наноматериала, поступившего in vivo. Контрольную группу составили интактные животные, которые подвергались ингаляции дистиллированной водой в течение 4 (n=1 4) и 15 (n=6) дней. При отсутствии достоверно значимых различий между животными, которые получали ингаляцию дистиллированной водой в течение 4 и 15 дней - группы были объединены в одну контрольную группу (n=20). Материалом исследования служили плазма крови и гемолизат эритроцитов, приготовленный из трижды отмытой холодным физиологическим раствором гепаринизированной крови. В плазме крови определяли концентрацию ТБК-активных продуктов по реакции с тиобарбитуровой кислотой. В гемолизате эритроцитов определяли содержание восстановленной формы глутатиона по реакции с 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойной кислотой) и активность ферментов: глутатионредуктазы - по НАДФН-зависимому преобразованию окисленной формы глутатиона в восстановленную; глутати-онпероксидазы - по катализу реакции взаимодействия восстановленного глутатиона с гидроперекисью т-бутила. Анализ данных проводился при помощи программы «Statistica 6.0». Результаты представляли в виде медианы, нижнего и верхнего квартиля. Для определения характера распределения полученных данных использовали критерий Колмогорова-Смирнова. Гипотезу о принадлежности сравниваемых независимых выборок к одной и той же генеральной совокупности или к совокупностям с одинаковыми параметрами проверяли с помощью рангового критерия Уолда-Вольфовитса. Различия считались достоверными при уровне значимости (р) ниже 0,05.

Результаты и обсуждения. В ходе данного исследования выявлено достоверное увеличение в 1,46 раза (р<0,05) уровня ТБК-активных продуктов в случае ингаляторного применения магнетита в I группе животных и в 2,7 раза во II экспериментальной группе относительно контрольной группы, что указывает на сформированный окислительных стресс у экспериментальных животных. Во II группе окислительный стресс выражался в большей интенсивности по сравнению с I группой, так как наблюдалось увеличение концентрации этого метаболита у животных, ингалированных в течение 15 дней, по сравнению с первой группой морских свинок в 1,72 раза.
Концентрация восстановленного глутатиона во второй группе морских свинок уменьшилась в 4,47 раза относительно первой группы животных. Это свидетельствует об активном потреблении тиола в ходе окислительных процессов, а, следовательно, о ходе защитных реакций биополимеров от окислительной модификации.
Активность глутатионредуктазы в первой группе достоверно значимо возросла в 1,3 раза, а во второй группе - достоверно снизилась в 1,16 раза относительно значений группы контроля. При сравнении двух опытных групп между собой получили активность глутатионредуктазы в 1,43 раза ниже во II группе животных относительно I группы морских свинок. Это объясняется тем, что увеличенное образование глутатион-дисульфида при инактивации гидроперекисей липидов в результате реакций перекисного окисления липидов является неблагоприятным для клетки фактором, поэтому он постоянно восстанавливается в реакции, катализируемой глутатионредуктазой. Наблюдалось формирование окислительного стресса различной интенсивности в двух экспериментальных группах животных.
Активность глутатионпероксидазы в эритроцитах достоверно повысилась в первой группе опытных животных по сравнению с контрольной группой в 2,23 раза, а во второй находилась на уровне контрольной группы. Более продолжительное воздействие магнетита проявлялось достоверно значимым снижением активности изучаемого фермента (в 1,56 раза) относительно группы животных, ингалирован-ных 4 дня. Количество глутатионпероксидазы на уровне контрольных значений в паре с уменьшенным количеством восстановленного глу-татиона у второй группы экспериментальных животных, ингалирован-ных магнетитом в течение 15 дней, доказывает неадекватность срабатывания фермента при более продолжительном воздействии магнетита.

Выводы:
1.    Установлено наибольшее накопление ТБК-активных продуктов пероксидации липидов в группе животных ингалированных 15 дней наноразмерным магнетитом относительно группы морских свинок ингалированных в течение 4 дней.
2.    Установлен больший расход восстановленного глутатиона эритроцитов в группе животных, ингалированных в течение 15 дней наноразмерным магнетитом относительно группы морских свинок, находящихся под ингаляторным воздействием в течение 4 дней.
3.    Установлено более адекватное срабатывание глутатион-зависимых ферментов эритроцитов в группе морских свинок, ингалированных 4 дня наноразмерным магнетитом и недостаточная их активность в группе морских свинок, ингалированных 15 дней магнетитом.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект №09-04-99124-р_офи.

Список литературы:
1.    Зенков, Н. К. Окислительный стресс : Биохимический и патофизиологический аспекты / Н. К. Зенков, В. З. Ланкин, Е. Б. Меньшикова. - М : МАИК «Наука / Интерпериодика», 2001. - 343 с.
2.    Klaine, S. J. Nanomaterials in the environment : behavior, fate, bioavailability and effects / S. J. Klaine, P. J. J. Alvarez, G. E. Batley et al. // Environ. Toxicol. Chem. -2008. - Vol. 27. - Р. 1825-1851.