Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время все более ак-иыюй становится проблема адаптации к низким температурам зязи со все большим проникновением человека в полярные оны земли и освоением природных ресурсов Севера и Сиби-Гипотермия широко используется в различных областях ме-ипы и экспериментальной биологии, поскольку способствует жешно потребления кислорода тканями и устраняет влияние оксии и ишемии (Волколаков, Лацис, 1977; Мешалкип, Вере-ин, 1985). Кроме того, для развития повышенной сопротпв-viocth организма в медицине используется метод холодового шивания, который применяется для лечения, реабилитации и епления здоровья (Меерсои, 1993; Барбараш, 1996). Следованно, изучение молекулярных механизмов влияние низкой пературы па теплокровный организм является одной из важ-: медико-биологических проблем.
Влияние холода и гипотермии сопровождается активацией слительных процессов, что является важнейшим признаком химической терморегуляции у теплокровных животных (Хас-, 1975; Соколовский, 1988), опосредованно вызывающих цение свободнорадикальных процессов (Эмирбеков, Львова, 5; Соколовский, 1988; Дорошенко, 1995).
Усиление свободно-радикальных процессов инициирует раздающее действие низкой температуры на метаболизм и кции организма. Проявлешио повреждающего действия сво-иых радикалов кислорода препятствует антиоксидантная сие-
тема, которая обеспечивает связывание и модификацию aic ных кислородных метаболитов (Соколовский, 1988; Побере: на, Осинская, 1989; Дубинина, 1992). В связи с этим изуче динамики отдельных компонентов, их вклад в антиокислит( ную активность различных тканей в норме и при адаптации к лоду представляет значительный интерес.
В литературе имеются экспериментальные данные адаптации к сильному постоянному холодовому стрессу на которые компоненты антиоксидаитной системы в отдельных ганах (Куликов и др, 1988; Бородин и др., 1992; Дороше! 1995). Однако, отсутствуют систематические исследования, священные изучению состояния антиоксидантиой системы адаптации к прерывистому холодовому воздействию в динаїу гипотермии разной глубины и длительности.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей раб явилось изучение суммарной антиокислительной активности, тивности супероксиддисмутазы и каталазы в больших полуш; ях мозга, гипоталамусе, печени, почке, миокарде, скелет мышце и сыворотке крови крыс, не подвергнутых и подвер] тых многократному холодовому стрессу, при гипотермии и следующем самосогревании.
Для выпол1ения этой цели были поставлены следую задачи:
1. Изучение влияния адаптации к прерывистым мн' кратным умеренным охлаждениям на состояние аитиоксид ной защиты тканей.
2. Исследование сходства и различия в динамике компо-
тов антиоксидантнои системы тканей контрольных и адапти-
1ННЫїх к холоду крыс на гипотермию разной глубины и дли-
ности.
3. Определение суммарной аитиокисшггелыюй активно-
активности супероксиддисмутазы и каталазы тканей у само-
1евшихся после перенесенной глубокой гипотермии крыс.
4. Изучение органно-тканевых особенностей изменения
понентов антиоксидантной системы при гипотермии разной
»иньї.
овные положения, выносимые на защиту.
-
Установлено, что адаптация к периодическому (20-25--ному) умеренному холодовому (-5С) воздействию сопрово-ется усилением суммарной антиокислительной активности и [вности каталазы, на фоне снижения активности супероксид-^утазы.
-
Гипотермия разной глубины (З0, 20С) и длительности тковременная и пролонгированная Зч) у животных, адапти-шных и неадаптированных к холоду, приводит к изменению іенньїх компонентов антиоксидантнои системы, проявляя как :ы сходства, так и различия. Различия наиболее выражены умеренной гипотермии и последующем самосогревании.
3. Добавление тиолов (глутатиона восстановленного и
гиола) in vitro в ткани гипотермированных (20^С) крыс спо-
угвует повышению активности супероксиддисмутазы у жи-
шх подвергнутых многократному холодовому стрессу.
4. Обнаружены органно-тканевые особенности изменен компонентов шггиоксвдантной системы при гипотермии. Наибол устойчивы ткана мозга, особенно гипоталамус, где активность am оксидантов поддерживается при гипотермии па высоком урові Наиболее зпачительное спижепис компонспгов ангиоксидаптні системы при гипотермии огмсчается в скелетной мышце.
Научная новизна. В настоящей работе впервые проведе! систематические исследоаания по анализу динамики компоне тов аптиоксидаптпої! системы в различных тканях (большие п лушария мозга, гипоталамус, печень, почка, миокард, скелетн мышца и сыворотка крови) теплокровного организма при гип термин и последующем самосогревании. Эксперименты провес ны в сравнительном аспекте у крыс контрольной группы и у ж вотных, адаптированных к многократному (20-25 раз) период ческому (ежедневно по Зч) холодовому стрессу (-5С).
Установлено, что адаптация крыс к периодическим хол довым стрессам приводит к росту в исследуемых тканях сумма ной антиокислительной и каталазной активности и снижению а тивности супероксиддисмутазы.
Обнаружено, что гипотермия разной глубины (30 и 20< и длительности (до Зч) у животных неадаптированных и адапт рованных к воздействиям холода выявляет сходство и различия изменении исследованных компонентов антиоксидантной сист мы тканей. На всех этапах гипотермии крыс обеих групп суі марная антиокислительная и каталазиая активность поддсржив ется па достаточно высоком уровне. Наиболее значительным нз
ениям при этом подвергается тканевая активность суперок-цисмутазы.
Выявлены оргашю-тканевые особенности в динамике марной антиокислптельиой активности и активности катала-при гипотермии и последующем самосогревании: в больших ушариях мозга, гипоталамусе (понижаются в наименьшей ієни) и в скелетной мышце (понижаются в наибольшей).
Впервые показана возможность химической регуляции шЮСти супероксиддисмутазы в экспериментах in vitro с до-гением антиоксидантов (глутатнона восстановленного и уни-т) при пшотермии у крыс, адаптированных к многократному «одическому холодовому стрессу.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные тыe представляют интерес для понимания механизма патоге-I холодового повреждения и формирования адаптационных апизмов к длительному действию холода на теплокровный інизм. Результаты работы указывают па возможность приме-тя адаптации к холоду в системе лечебных и профилактиче-с мероприятий. Практическая значимость данного исследова-определяется возможностью использования ряда изученных 1зателей антиоксидантной системы для оценки состояния ор-1зма, адаптированного к холоду, перенесшего гипотермию.
Материалы, полученные при выполнении данной диссер-ш, используются в учебном процессе кафедры биохимии г, при чтении ряда спецкурсов и проведении больших прак-'мов. Методические аспекты работы включены в учебное по-
собие "Практикум по биохимии" для студентов по специальной "Биохимия".
Апробация роботы. Материалы диссертации докладыв; лись иа итоговых научных копфереициях профессоре» прсиодавательского состава ДГУ (1996 - 1998), на II съезде би( химического общества РАИ (Москва, 1997), иа 12 Евроиейскс нейрохимической конференции (Санкт-Петербург, 1998), на с( вместном заседании кафедры биохимии и НИИ биологии ДГ (Махачкала, 22 октября 1998).
Публикации. По материалам данного исследования oпуі ликовано 8 работ и 1 статья находится в печати.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит i введения, обзора литературы, описания материалов и методе исследования, результатов собственных исследований и их обе ждения, заключения, выводов и списка литературы, включающ го 175 источников, в том числе 23 на английском языке. Диссе тация изложена на ІЄЧ страницах машинописного текста, соде жит 14 таблиц и 7 рисунков.