WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Роль свободнорадикальных процессов в формировании устойчивости к окислительному стрессу у потомков предадаптированных животных

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Волосовцова Галина Ивановна

РОЛЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ФОРМИРОВАНИИ УСТОЙЧИВОСТИ К ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ СТРЕССУ У ПОТОМКОВ ПРЕДАДАПТИРОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ

03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону

2009

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте биологии Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Шкурат Татьяна Павловна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Эмирбеков Эмирбек Зиядович

доктор медицинских наук

Шестопалов Александр Вячеславович

Ведущая организация: Государственный научный центр – Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, г. Москва.

Защита диссертации состоится «____»________2009 г. в___часов на заседании диссертационного совета Д. 212.208.07 по биологическим наукам в ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет» по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105/42, ауд. 203.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «_____» _____________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук Т. С. Колмакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Cвободныe радикалы кислорода и его активные метаболиты играют ключевую роль во многих биохимических и генетических процессах, протекающих в клетке (Владимиров и др., 1973; Кричевская и др., 1980; Лукаш и др., 1981; Ames, 1983, Halliwell, 1985; Gutteriadge, 1995; Allen, 2000; Kohen еt аl., 2002; Singh, 2004, Benz еt аl., 2008 ). С одной стороны, клетка использует активные метаболиты кислорода для регуляции энергетических систем, с другой – их уровень увеличивается при стрессе различной этиологии, злокачественном росте, атеросклерозе, диабете, бронхиальной астме и др. (Boros et al., 1989; Kasai et al., 1991; Halliwell, 1998; Sahnoun et al., 1998; Лукаш и др., 1999; Шустанова и др., 2001; Yonei et al., 2002; Wu et al.; 2003; Cooke et al., 2003; Reddy, 2008). Свободные радикалы кислорода могут индуцировать деструкцию мембран, снижать активность ферментов и гормонов, вызвать повреждения ДНК, нарушение клеточного цикла и, в конечном итоге, инициировать гибель клетки (Внуков и др., 1983; Chiu et al., 1989, Гуськов и др., 1985; Kang et al., 1999; Jackson et al., 2001; Шустанова и др, 2001; Klein et al., 2003; Djordjevic et al., 2004; Fang et al., 2004; Valco et al., 2005; Милютина и др., 2005). В связи с этим, проблема повышения устойчивости организма к окислительному стрессу является достаточно актуальной.

Ранее было показано, что токсическое действие на организм разнообразных физических, химических и биологических факторов может быть снижено предварительным воздействием малых доз токсического агента. Это явление получило название предварительной адаптации или предадаптации (Ригер и Михаэлис, 1978). Феномен повышения устойчивости организма в результате предадаптации получил название адаптивного ответа (Samson, 1977). Показана неспецифичность феномена адаптивного ответа для различных факторов, условий воздействия (in vivo и in vitro) и объектов (микроорганизмы, растения и животные) (Спитковский, 1992; Joiner еt аl., 1999; Опритов и др., 1999; Моргун и др., 2002; Васильева, 2004; Busija et al., 2008).

Особой формой адаптивных реакций животных является реакция незрелого организма на окислительный стресс. Презумпивные клетки адаптивнее воспринимают новый режим функционирования, чем клетки взрослого организма. Так, у шпорцевых лягушек этот эффект способен сохраняться и после достижения животными половозрелого состояния (Тимофеева, 1997; Гуськов и др., 1999). У новорожденных крыс после воздействия малых доз гипербарической оксигенации (ГБО) формируется качественно новое соотношение про- и антиоксидантных систем, которое сохраняется и у взрослых животных. Предадаптированные крысы приобретают повышенную устойчивость к токсическим режимам ГБО (Азарова, 2005).

Целью настоящей работы явилось изучение свободнорадикальных процессов у предадаптированных к окислительному стрессу животных и их потомков в условиях нормально функционирующего организма и после развития окислительного стресса, индуцируемого ГБО.

Задачи исследования:

1. Определить интенсивность свободнорадикальных процессов в различных тканях потомства предадаптированных в новорожденный период крыс к окислительному стрессу.

2. Определить интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) по уровню содержания молекулярных продуктов и антиоксидантный статус в различных тканях у потомков предадаптированных животных после развития окислительного стресса, индуцированного ГБО.

3. Провести сравнительный анализ изменения активности антиоксидантных ферментов и интенсивности перекисного окисления липидов в мозге, печени и легких в ответ на воздействие токсического режима ГБО у потомков, полученных от предадаптированных родителей.

4. Оценить цитогенетические последствия окислительного стресса, индуцируемого ГБО (0,5 МПа-1ч) в пролиферирующих тканях предадаптированных животных и их потомков.



Научная новизна. Впервые показано, что однократное воздействие повышенного давления кислорода (0,2 МПа-1ч) на новорожденных крыс изменяет внутриклеточный метаболизм, в частности систем, ответственных за перекисное окисление липидов, и формирует качественно новое соотношение про- и антиоксидантных систем в организме, которое сохраняется длительное время и наблюдается у потомков первого поколения. Показана возможность передачи устойчивости к окислительному стрессу от животных, однократно обработанных в новорожденный период низким режимом ГБО. Показано, что ответ на действие токсического режима ГБО у потомков предадаптированных животных зависит от пола предадаптированного родителя. Экспериментально показано снижение стресс-индуцированного ГБО накопления продуктов перекисного окисления липидов во всех исследованных тканях у потомков предадаптированных самок. Представлены доказательства повышенной устойчивости генома к окислительному стрессу у потомков самок, предадаптированных в новорожденный период.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Однократная обработка животных низкой дозой ГБО 0,2МПа в течение 1 часа в новорожденном возрасте изменяет внутриклеточный метаболизм тканей, в частности, систем, ответственных за перекисное окисление липидов.

2) Сформировавшееся качественно новое соотношение про- и антиоксидантных систем в организме предадаптированных животных сохраняется у потомков первого поколения.

3) Первое поколение предадаптированных к окислительному стрессу животных обладает повышенной емкостью антиоксидантных систем, которые обеспечивают устойчивость к токсическому режиму ГБО у потомков предадаптированных самок.

4) Однократная обработка животных низкой дозой ГБО в новорожденный период приводит к стабилизации кластогенного эффекта в ответ на действие токсических режимов ГБО. Эффект кластогенной предадаптации сохраняется у потомков первого поколения предадаптированных самок и не выявлен у потомства предадаптированных самцов.

Теоретическое и практическое значение работы: В общетеоретическом плане, выполненная работа расширяет существующие представления о возможностях предадаптации млекопитающих к окислительному стрессу в ряду поколений. Результаты исследования, представленные в работе, позволяют количественно и качественно оценить влияние предадаптации новорожденных животных на устойчивость к повреждающему воздействию на ткани организма ГБО – индуцированного стресса у потомков предадаптированных животных. Выявлена возможность предадаптировать однократной обработкой ГБО в новорожденный период организм взрослых животных и их потомков к окислительному стрессу. Установлен эффект наследования устойчивости к окислительному стрессу у потомков предадаптированных самок. Полученные в работе данные представляют существенный интерес для раскрытия механизмов приспособления организма к постоянно меняющимся условиям окружающей среды, а также для разработки различных методов повышения резистентности организма к экстремальным условиям среды. Полученные результаты расширяют представления о свободнорадикальных и мутационных процессах в организме при окислительном стрессе, открывают новые перспективы их практического применения в адаптационной, космической и подводной медицине. Полученные в работе новые экспериментальные данные используются при чтении лекций в спецкурсах «Свободные радикалы в живых системах», «Мутагены окружающей среды», «Химический мутагенез», «Экологическая генетика», «Основы патобиохимии», «Генетика окислительного стресса».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных сессиях биолого-почвенного факультета РГУ (2003, 2005, 2006); на международной конференции «Гипербарическая медицина» (Москва, 2003); на Всероссийском съезде ВОГиС (Москва, 2004); на заседании Ростовского отделения общества ВОГиС (2005, 2006); International Workshops and Scientific Discussion Club «New Thechnology in Integrative Medicine and Biology» (Bangkok-Pattaya, 2006); на ХIV международной конференции «New Information Technologies in medicine, biology, pharmacology and ecology» (Гурзуф, 2006); на международной научно-практической конференции «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований (биология, здравоохранение, фармация)» (Ростов-на-Дону, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ – 2 статьи. Личный вклад 62,5 %,- 1,58 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 159 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, обсуждения результатов исследования, выводов, списка использованной литературы, включающего 189 отечественных и 204 зарубежных источника. Работа содержит 17 таблиц, иллюстрирована 28 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена на белых беспородных крысах Rattus norvegicus обоего пола массой 200-250 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария. Окислительный стресс моделировали воздействием на животных разными режимами гипербарической оксигенации.

Для предадаптации (ПА) животных к окислительному стрессу на 3-й день после рождения 1/3 часть новорожденных животных была однократно подвержена гипербарической оксигенации в режиме 0,2 МПа в течение 1 часа, поскольку в предыдущих исследованиях, выполненных на базе НИИ биологии РГУ, был показан предадаптирующий эффект именно этого режима (Брень, 1997; Тимофеева, 1997; Гуськов и др., 1999). После достижения половозрелости предадаптированных животных (3 месяца) были проведены следующие скрещивания:





интактная самка х интактный самец (К х К)

интактная самка х 0,2 МПа-1ч самец (К х ПА)

0,2 МПа-1ч самка х интактный самец (ПА х К)

0,2 МПа-1ч самка х 0,2 МПа-1ч самец (ПА х ПА).

Половозрелое потомство первого поколения, полученное в результате данных скрещиваний, было подвергнуто обработке ГБО в режиме 0,5МПа в течение 1 часа. Изучение воздействия такого режима представляет особый интерес, поскольку не вызывает гибели животных, что позволяет изучать в динамике изменение основных показателей адаптации крыс к окислительному стрессу.

Новорожденные

Р

Интактные (К) 0,2МПа-1ч (ПА)

После достижения половозрелости (3месяца)

F1 КхК КхПА ПАхК ПАхПА

1 группа (n=36) 2 группа (n=48) 3 группа (n=52) 4 группа (n=49)

через 3 месяца - воздействие ГБО 0,5МПа-1ч

в каждом варианте скрещивания

(контроль) до ГБО 24ч после окончания ГБО

сразу после окончания воздействия ГБО

Рис.1. Схема эксперимента.

В каждом варианте потомков исследовали животных, обработанных ГБО (0,5МПа-1ч) сразу и через 24 часа после окончания воздействия. Исследования проводились согласно общепринятым нормам биоэтики и в соответствии со статьей 11-й Хельсинской декларации Второй медицинской ассоциации (1964), «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985) и «Правилами лабораторной практики в Российской Федерации» (приказ МЗ РФ №267 от 19.06.2003г).

В соответствии с задачами исследования были изучены биохимические, биофизические показатели плазмы крови, эритроцитов, ткани мозга, печени, легких и генетические показатели эпителиоцитов роговицы глаз. Интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали по содержанию молекулярных продуктов – диеновых конъюгатов (ДК) (Стальная, 1977), малонового диальдегида (МДА), шиффовых оснований (ШО) (Bidlack, Tappel, 1973). Активность СОД определяли методом Fried (1975), каталазы - методом Королюка и др., (1988). Определение оксидазной активности церулоплазмина (ЦП) проводили методом Ревина в модификации Колба, Камышникова (1982), суммарной пероксидазной активности по методу Лукаша и др., (1996). Содержание белка в гомогенатах тканей, в плазме и в суспензии эритроцитов определяли методом Лоури (1951). Количество гемоглобина определяли гемоглобинцианидным методом (Каракашов, Вичев, 1973). Определение активности антиоксидантных ферментов проводили в лизате эритроцитов и супернатанте гомогенатов тканей и пересчитывали с учетом содержания в биологическом материале белка или гемоглобина. Определение интенсивности хемилюминесценции (ХЛ) плазмы крови в системе Н2О2 - люминол проводили по методу Шестакова и др. (1979). Регистрировали высоту быстрой вспышки (h) и светосумму (Sm) хемилюминесценции в течение 100 секунд.

Для цитогенетических исследований готовили временные давленные препараты роговицы глаз по стандартной методике (Дарлингтон, 1980). Учет аберраций хромосом проводили анафазно-телофазным методом. Пролиферативную активность клеток учитывали с помощью митотического индекса (МИ). В каждом варианте анализировали не менее 1500 анафаз.

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программы Statistica v. 6.0. Достоверность полученных различий оценивали по t – критерию Стьюдента (Владимирский, 1983).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Интенсивность свободно-радикальных процессов и активность антиоксидантных ферментов у предадаптированных животных и их потомков

Результаты проведенных исследований позволили установить, что обработка новорожденных крыс повышенным давлением кислорода 0,2 МПа -1ч приводит к длительным метаболическим изменениям, которые сохраняются у взрослых животных и их потомков первого поколения. У взрослых животных, подвергавшихся воздействию низкого режима ГБО в трехдневном возрасте, отмечалось повышение интенсивности свободнорадикальных процессов, проявляемое в возрастании параметров Н2О2-люминол хемилюминесценции в плазме крови. Высота быстрой вспышки, характеризующая разложение предшествующих гидродиоксидов липидов стала больше на 21%, а величина светосуммы - 38% больше, по сравнению с интактными животными (рис.2).



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.