Окисні процеси в мітохондріях під впливом ксенобіотиків та їх аліментарна корекція

На 10-й місяць у щурів, які одержували низькожировий раціон, індекс атерогенності досягав найбільшого значення у підгрупі 1А, що одержувала жир з максимальним рівнем лярду. Його величина перевищувала значення індексу в групі 1В на 48%. В групі 3 тварин, яких утримували на високожировому раціоні, цей показник у підгрупі А був також вищим, ніж у підгрупі В (на 55%). Однак максимального значення він досягав у підгрупі С, яке на 22% перевищувало індекс атерогенності підгрупи А. Через 10 місяців у групах щурів, яких утримували на низько- і високожировому раціонах, мінімальне значення цей показник мав у підгрупах, які одержували жир у співвідношенні лярд: соняшникова олія, рівному 2: 1 (1В і 3В). Що стосується групи 2, індекс атерогенності був найменшим в підгрупі щурів, яких утримували на дієті з найвищим співвідношенням жирів (3,3: 1, підгрупа 2А).

Необхідно відзначити, що індекс атерогенності у тварин всіх груп поступово однаково підвищується з віком тварин. При цьому найнижчі величини спостерігаються у щурів, які одержували раціони з середньою кількістю жиру (23%) і високим співвідношенням лярд: соняшникова олія (3,3: 1, підгрупа 2А). Близькі величини індексу спостерігали у тварин тієї самої групи, які отримували раціон з співвідношенням лярд: соняшникова олія, рівним 2: 1 (підгрупа 2В). Виконаний регресивний аналіз показав, що хід кривих, які відображають динаміку росту індексу в цих групах, вірогідно відрізняється від таких для інших груп (х² = 3,4).

Через 1 місяць від початку експерименту концентрація малонового діальдегіду у печінці щурів усіх груп знаходиться на одному рівні, тобто кількісний і якісний склад жирів раціону у даний період істотно не впливав на процеси вільнорадикального окислення ліпідів у цьому органі. Через 3 місяці вміст малонового діальдегіду у печінці щурів, які одержували низькожировий раціон і раціон з проміжною кількістю жиру, також не змінився. У групі щурів, яким згодовували високожировий раціон, спостерігали істотне зниження (на 41%) кількості малонового діальдегіду у тварин підгрупи В (співвідношення лярду і соняшникової олії 2: 1) відносно підгрупи А (співвідношення 3,3: 1). Серед підгруп А тварини, які одержували жир з високим співвідношенням лярду до соняшникової олії (3,3: 1), питомий вміст продуктів ПОЛ у щурів, які вживали жир в кількості 23% (2А) був на 41% нижчим від такого у підгрупі 3А (30% жиру в раціоні). Серед підгруп В (співвідношення тваринного і рослинного жирів 2: 1) найнижчий рівень цього показника був у печінці щурів, які одержували високожировий раціон. Його значення на 33% нижче, ніж в аналогічній підгрупі тварин, яким згодовували низькожирову дієту. Концентрація малонового діальдегіду у підгрупах С на цей час не залежала від кількості жиру в раціоні. Через 6 місяців у тварин, яких утримували на низькожировому раціоні, мінімальний рівень продуктів переокислення ліпідів відмічається у підгрупі А. Його значення було на 15 і 37% менше, ніж у підгрупах В і С відповідно (в останньому випадку відхилення вірогідне). У цій групі простежується певна закономірність, яка полягає у зворотній залежності концентрацій малонового діальдегіду від співвідношення тваринного і рослинного жирів, тобто фактично від ступеня ненасиченості останніх. В 2 і 3 групах вміст малонового діальдегіду не залежить від складу жиру. До кінця експерименту в групі А різко зростає рівень продуктів ПОЛ у щурів, які одержували жир з мінімальним співвідношенням тваринного і рослинного інгредієнтів (підгрупа С), відносно до підгрупи А (на 65%) і підгрупи В (на 82%). Аналогічна картина спостерігається і в групах 2 і 3; але внаслідок значного розсіювання даних, статистика, заснована на нормальному розподілі, не дає вірогідних значень цих відхилень. Проте використання непараметричного критерію Уілксона-Мана-Уітні, більш придатного для вибірок такого роду, дозволило встановити вірогідність різниці даного показника між аналізованими підгрупами групи 3 (V₃ = 10 V_t = 9, p 0,05 при n₁ - n₂ =6). У групі 2 цей критерій також не показав наявності суттєвої різниці між підгрупами.

Аналіз даних про вміст вторинних продуктів ПОЛ у печінці щурів свідчить про загальну для всіх груп закономірність підвищення їхнього рівня з віком тварин. Максимальна інтенсивність цього процесу спостерігається в підгрупах С незалежно від кількості жиру в раціоні через 3 місяці.

За порівняльної оцінки швидкості накопичення продуктів ПОЛ у підгрупах щурів, яким згодовували раціони з рівнозначним співвідношенням лярду і соняшникової олії, виявляється загальна для всіх тварин підгруп 1А, 1В і 2В властивість більш низький вміст малонового діальдегіду на кінець експерименту. Навпаки, у тварин всіх підгруп, які вживали високожировий раціон (група 3), визначено в цей строк максимальну кількість малонового діальдегіду.

У сироватці крові всіх груп тварин на 3 місяць експерименту вміст продуктів ПОЛ не залежить від складу раціону. Через 6 місяців у групі щурів, яку утримували на низькожировому раціоні, визначається вірогідне зниження кількості малонового діальдегіду у підгрупі А (співвідношення лярду і соняшникової олії 3,3: 1) у порівнянні з підгрупою С (співвідношення 1,3: 1). В інших групах тварин, як і в попередні строки, склад жирів раціону не впливав на цей показник. Серед підгруп А простежується корелятивний звязок між рівнем продуктів ПОЛ і складом жиру (r = 0,993). Така ж залежність має місце в підгрупах В (r = 0,985). В підгрупах С ці взаємовідношення не проявляються. На 10 місяць експерименту в групі 1 мінімальний вміст продуктів ПОЛ визначається у щурів, які одержували раціон з співвідношенням жирових компонентів 2: 1, що значно нижче (на 37%), ніж у підгрупі А. Подібна тенденція спостерігається і в інших групах. Серед підгруп, яких утримували на дієті з рівнозначним співвідношенням тваринного і рослинного жирів, вірогідна різниця відсутня.

Аналіз даних щодо вмісту малонового діальдегіду свідчить, що з віком їх кількість зростає у сироватці крові і печінці щурів всіх груп. Причому в перші 6 місяців, незалежно від кількості жиру в раціоні, найбільше зростання спостерігається у тварин, які вживали жир з максимальним співвідношенням лярду до соняшникової олії.

Через 1 місяць від початку експерименту спостерігаються істотні зміни у жирнокислотній формулі сироватки крові щурів, які отримували низькожировий раціон з максимальним співвідношенням лярду до соняшникової олії (підгрупа 1А). У цих тварин спостерігається значне зниження відносного вмісту пальмітинової (16: 0), суми олеїнової (18: 0) і лінолевої кислот на 35 - 44% і 25 - 38% відповідно у порівнянні з іншими групами. Одночасно збільшується рівень мінорних жирних кислот як насиченого (10: 0, 20: 0), так і ненасиченого (12: 1, 20: 1, 20: 2 і 20: 3) ряду. Така модифікація жирнокислотного спектру вказує на нестачу есенційних жирних кислот. Дійсно, коефіцієнт Хольмана, визначений як відношення рівня ейкозотрієнової (20: 3) і арахідонової (20: 4) кислот, який характеризує співвідношення швидкостей їх синтезу з олеїнової і лінолевої відповідно, дорівнював 2,83, тобто, був різко збільшений. За нормальної забезпеченості організму незамінними жирними кислотами значення цього показника не перевищує 0,4. Жирнокислотний склад ліпідів сироватки крові у дослідних тварин в інших групах, як у цей термін, так і в наступні знаходиться у межах фізіологічної норми. Коефіцієнт Хольмана в цих групах тварин також не перевищує допустимого значення. Це ж відноситься і до жирнокислотного складу формул ліпідів печінки щурів у всі строки досліджень. Можливо, визначений за наведеними параметрами дефіцит есенційних кислот у перший місяць споживання тваринами низькожирового раціону з максимальним рівнем насичених жирів носить з функціональної точки зору компенсаторний характер, оскільки рівень арахідонової кислоти, яка є основним джерелом для синтезу ейкозаноїдів простагландинового ряду у ліпідах як сироватки крові, так і печінки не знижений. Методичний артефакт маловірогідний, тому що у наявності статистично вірогідне підвищення рівня проміжних продуктів синтезу ейкозатрієнових кислот С_20:1 і С_20:2.

Таким чином, атерогенність та прооксидантна спрямованість досліджених раціонів залежить від кількості в них жиру, співвідношення тваринного та рослинного компонентів, а також тривалості їх споживання. За критерієм атерогенності непридатним для використання є низькожировий раціон з максимальним вмістом тваринних жирів, середньожировий з максимальним вмістом олії та високожировий з максимальною кількістю як тваринних жирів, так і олії. За всіма вивченими критеріями (індексу атерогенності, рівня ПОЛ та жирнокислотної формули) оптимальним є середньожировий раціон із співвідношенням тваринного жиру та олії як 2: 1.

Відомо, що фосфоліпіди, мінорні компоненти жирів раціону, є важливим фактором раціонального харчування людини. Тому актуальним було проведення досліджень впливу як окремих ліпідів, так і їх суміші на процеси травлення і регуляцію обміну речовин. Це дозволило б обгрунтувати використання фосфоліпідів як харчових добавок за підбору дієт для профілактичного харчування окремих груп населення, які зазнають ризику захворювання атеросклерозом, дисфункціями печінки та ін.

Заміна 5, 50 або 100% ліпідного компонента раціону у щурів на фосфоліпідний концентрат протягом 1 місяця не впливає на функціональний стан мітохондрій печінки. За вмісту 5% фосфатидного концентрату у складі раціону протягом 6 місяців не відбувається змін у показниках окисного фосфорилювання в мітохондріях, тоді як при 50%-ній заміні спостерігали зниження коефіцієнта фосфорилювання.

Відомо, що надходження з їжею значної кількості поліненасичених жирних кислот стимулює процеси ПОЛ в організмі (M. Horwitt, 1991). Тому в групах з 50 і 100%-ною заміною ліпідного компонента раціону на фосфоліпідний концентрат слід було б очікувати активацію процесів ПОЛ. Дійсно, через 6 місяців вміст малонового діальдегіду в печінці відповідних груп щурів перевищував такі показники у контрольних тварин (р 0,05). Відсутність змін кількості малонового діальдегіду в печінці щурів через 1 місяць може свідчити про досить тривалий період адаптації організму до раціону, що містить підвищену кількість фосфоліпідів (табл. 8).

Таблиця 8. Вміст малонового діальдегіду в печінці щурів, які одержували фосфатидний концентрат, Mm

Захисна роль окремих компонентів їжі при дії на організм ксенобіотиків

Пошук ефективних засобів захисту організму від впливу ксенобіотиків - одна з найактуальніших сучасних проблем. Основою для цього є здатність багатьох аліментарних факторів спрямовано діяти на метаболічні процеси в організмі. Тому зрозуміла особлива увага до можливої модифікації ураження та реактивності організму шляхом спрямованої дії окремих харчових компонентів на клітинний метаболізм. Вибір таких харчових речовин у наших дослідах базувався на матеріалах власних попередніх досліджень, які свідчать, що додаткове введення ретинолу та токоферолу в раціон тварин на фоні фтористої інтоксикації сприяє нормалізації процесів окисного фосфорилювання в мітохондріях (Л.Ф. Лаврушенко, 1984). Порушення окисних процесів, які відповідають за біосинтетичні процеси в організмі, може відбуватися внаслідок зниження вмісту сумарних фосфоліпідів у гепатоцитах, в основному, за рахунок високоненасиченої фракції фосфатидилетаноламіну, що є характерною ознакою інтенсифікації ПОЛ.

Одержані нами експериментальні дані свідчать, що при введенні ретинолу та токоферолу щурам (70 та 5 мкг/кг маси тіла відповідно) в умовах фтористої інтоксикації загальна кількість фосфоліпідів та вміст окремих їх фракцій у печінці наближаються до контрольних величин. Отже, природні антиоксиданти ретинол та токоферол, обриваючи ланцюги пероксидних реакцій, зберігають інтактним фосфоліпідний компонент мембрани, що забезпечує структурну цілісність та функціональну активність мітохондрій.

Результати проведених досліджень свідчать, що введення до складу раціону фосфатидного концентрату позитивно впливає на параметри окисного фосфорилювання в мітохондріях печінки щурів, які підлягали дії тетрахлорметану. Слід відмітити, що позитивна дія була більш виражена для соняшникового концентрату, що може бути повязано з більш оптимальним набором поліненасичених жирних кислот та вітамінів у порівнянні з соєвим концентратом. Фосфатидний концентрат сприяв також нормалізації ліпідного обміну в печінці щурів, отруєних тетрахлорметаном; при цьому вміст загальних ліпідів, малонового діальдегіду та дієнових конюгатів наближався до контрольних величин. Одержані дані є свідченням ліпотропності фосфатидного концентрату та його антиоксидантної дії, про що свідчить різке зниження кількості продуктів ПОЛ. Таким чином, при використанні окремих компонентів їжі з антиоксидантними та ліпотропними властивостями, можна модифікувати метаболізм клітин печінки в умовах отруєння організму ксенобіотиками.

У звязку з широким розповсюдженням захворювання цукровим діабетом дуже важливим є пошук препаратів, які мають гіпоглікемічну дію. Вважають, що препарат із стевії має саме такі властивості, оскільки відома його здатність гальмувати глюконеогенез у дослідах in vitro (A. Bracht et al., 1985).

Проведені нами дослідження свідчать про різке розєднання процесів дихання та фосфорилювання, що супроводжується зниженням енергетичної ефективності дихання в мітохондріях печінки щурів в умовах експериментального алоксанового діабету. У алоксан-діабетичних щурів, які з раціоном отримували сахарол, спостерігали тенденцію до нормалізації показників окисного фосфорилювання. Коефіцієнти дихального контролю і фосфорилювання не досягали контрольних величин, але перевищували дані, одержані у тварин з алоксановим діабетом.

Згідно із даними літератури, цукрознижуюча дія сучасних лікувальних препаратів зумовлена не стільки стимуляцією викиду інсуліну з -клітин підшлункової залози, скільки модифікацією структури та функції плазматичних мембран в органах і тканинах, що регулюють активність ферментних систем, прямо чи безпосередньо повязаних з глікогенезом (Ю. І. Губський, 1978). В звязку з тенденцією до нормалізації процесів окисного фосфорилювання в мітохондрях можна гадати, що комплекс глікозидів, які входять до його складу, стабілізує мембрану мітохондрій і плазматичні мембрани в цілому.

Інтоксикація ксенобіотиками супроводжується порушенням функції багатьох систем та органів, до яких повною мірою належить імунна система (Ю. І. Губський, 1989). Складний біохімічний механізм бактерицидної дії фагоцитарних клітин може змінюватись під дією хімічних агентів. Загалом, надзвичайно висока сприйнятливість до інфекційних захворювань розглядається як один із проявів вторинного, у тому числі і хімічного, імунодефіциту, що проявляється підвищенням захворюваності, тяжкістю стану та досить тривалим, нерідко ускладненим перебігом хвороби.

Одержані експериментальні дані свідчать про те, що споживання продукту «Атлет» у кількості 40 мг/кг на протязі 18 днів привело до зростання кількості імунних розеткоутворюючих клітин 64,2 на 1000 ядро-вмісних клітин селезінки проти 8,2 у контрольних тварин (р 0,001). Аналогічні дані одержані також відносно антитіл: рівень гемолізинів у сироватці крові піддослідних тварин становив 1: 522, а гемаглютинінів 1: 501 при 1: 171 і 1: 141 у контрольній групі відповідно.

Таким чином, одержані результати свідчать, що при споживанні препарату «Атлет» у дозі 40 мг/кг маси тіла протягом 18 днів відбувається стимуляція імунної відповіді організму на тимусзалежний антиген.

Дані літератури свідчать про порушення процесів активації та спряженості роботи ланцюгів імунної системи у звязку з погіршенням перебігу ІХС (В.Г. Дзяк, Е.О. Коваль, 1996). До лікування в усіх хворих на ІХС виявлені негативні зміни показників імунної реактивності, що свідчить про пригнічення імунної системи. В звязку з цим вивчали вплив препарату «Атлет» на показники імунної реактивності у хворих на ІХС.

У хворих I групи, які додатково до медикаментозного лікування одержували 100 г. препарату «Атлет» на добу протягом 1 місяця, у сироватці крові збільшувалась кількість Ig A на 65%, Ig M на 34% (р 0,05). При цьому активність Т-лімфоцитів підвищилась на 37%, теофілін-резистентних Т-лімфоцитів в середньому на 46% (р 0,05). Вміст теофілін-чутливих Т-лімфоцитів зменшився на 28%, як і В-лімфоцитів при одночасному збільшенні кількості Т-лімфоцитів.

Таким чином, при вживанні препарату «Атлет» разом з медикаментозним лікуванням у хворих на ІХС спостерігається активація імунокомпетентних клітин, що стимулює синтез імуноглобулинів А і М і свідчить про підвищення ефективності імунного захисту організму.

Позитивний вплив харчового продукту «Атлет» на імунний статус організму можна віднести за рахунок амінокислот, поліненасичених жирних кислот, токоферолу, ретинолу, які безпосередньо впливають на імунітет (Ch. Gyonou et. al., 1995).

Стимуляція імунної системи під впливом «Атлету» може бути повязана з посиленим за рахунок додаткової кількості вільних амінокислот синтезом глутатіону, який є універсальним антиоксидантом і приймає участь у детоксикації чужорідних сполук та імунному захисті організму (B. Fanburg, S. Deneke, 1988). Крім того, триптофан і фенілаланін незамінні амінокислоти, що за будовою є фенольні сполуки, ароматичне кільце яких містить декілька гідроксильних груп, здатних до зворотного окислення, також відносяться до антиоксидантів (R. Jacob et al., 1991, A. Reddy, B. Lokesh, 1992, W. Gossling, 1993). Вільні амінокислоти, які потрапляють до організму у складі «Атлету», можуть сприяти синтезу в організмі карнітину з незамінних амінокислот, метіоніну та лізину. Карнітин, який є фактором переносу жирних кислот у мітохондрії, впливає на швидкість їх окислення, опосередковано підвищує рівень вільного коензиму А і тим самим сприяє підвищенню енергетичного потенціалу організму (P. Clarcson, 1992).

Результати проведених досліджень свідчать, що одним з основних проявів впливу ксенобіотиків на організм, є порушення окисних процесів в мітохондріях, в основі яких лежить інтенсифікація процесів ПОЛ. Незбалансоване харчування, зокрема, надмірне споживання жирів, порушення раціонального співвідношення олії та тваринних жирів також призводить до посилення процесів ПОЛ. На основі результатів досліджень розроблена схема впливу ксенобіотиків на процеси, що відповідають за синтез та акумуляцію енергії в організмі.

Висновки