Influence of benzimidazole derivatives on formation of oxidative stress under physical load

Full Text

Введение В формировании системного ответа организма на различные экстремальные факторы значительная роль отводится процессам свободнорадикального окисления (СРО). Особое внимание обращается на образование активных форм кислорода (АФК) и перекисное окисление липидов (ПОЛ). В физиологических условиях СРО является жизненно важным биологическим процессом, а свободные радикалы (СР) представляют собой продукты нормальной жизнедеятельности [4, 9, 16]. Они способны влиять на обмен веществ, биологические мембраны, эндотелий сосудов, гормоны и т.д. СР участвуют в формировании защитных механизмов, в частности, детоксикации чужеродных соединений. В то же время избыток СР в организме вызывает повреждения, обобщенно названные оксидативным стрессом (ОС) [12, 13, 16]. Регулятором процессов СРО в организме является антиоксидантная система (АОС), сдерживающая развитие оксидативного стресса, предупреждающая повреждение клеток свободными радикалами и токсическими продуктами окисления [13]. При избыточном образовании СР и продуктов окисления происходит истощение АОС. Этому способствует тот факт, что в настоящее время постоянно возрастает количество негативных воздействий, которые ведут к увеличению интенсивности образования СР и нарушению регуляции СРО, что приводит к формированию различных заболеваний. Своевременное выявление и коррекция СРО повышают эффективность профилактики и лечения широкого спектра типовых патологических процессов, связанных с ОС. В связи с этим возникает необходимость поддержания СРО в организме на оптимальном уровне, а поиск фармакологических препаратов, регулирующих процессы СРО, не теряет своей актуальности, имеет научную новизну и практическую значимость. За последние годы в Башкирском государственном медицинском университете синтезировано значительное количество новых производных бензимидазола (ПБИМ) [8]. ПБИМ представляют перспективный класс гетероциклических соединений, обладающих различными биологическими свойствами. Ярким представителем ПБИМ является дибазол, синтезированный еще в 40-х гг. XX столетия, который нашел широкое применение в медицине. В ряде работ указывается, что различные производные бензимидазола проявляют высокую АОА в модельных системах in vitro [3, 17]. Но результаты исследований in vivo противоречивы. Так, изучение фунгицидов, синтезированных на основе бензимидазола, показало, что они оказывают прооксидантное действие на ткань печени [7]. У 2-фуран-2-ил-1н-бензимидазола выявлена способность инициировать СРО. В то же время введение ряда ПБИМ предотвращало развитие оксидативного стресса в органах при ишемии-реперфузии [6]. Влияние новых ПБИМ на процессы СРО в модельных системах, а также in vivo в норме и при патологии, вызванной ОС, остается малоизученным. В предыдущих наших исследованиях [11] было показано, что ПБИМ обладают антиоксидантной активностью in vitro: подавляют образование АФК и ПОЛ в различных модельных системах. Степень выраженности этой активности зависела от структуры молекулы. Наибольшая АОА была выявлена у дибазола, соединений, содержащих NО2-группы в кольце, и синтезированной калиевой соли 2-[1-(1,1-диоксотиетанил-3)бензимидазолил-2-тио]уксусной кислоты (К-2.152). Исследование острой токсичности К-2.152 у мышей и крыс позволило отнести данное вещество к 4-му классу токсичности химических веществ (малоопасные). Цель исследования - изучение влияния дибазола и К-2.152 на формирование оксидативного стресса при действии физической нагрузки. Материалы и методы исследования Физическая нагрузка (ФН) вызывалась у интактных беспородных крысах-самцах плаванием по методике, предложенной М.Л. Рыловой [14]. Животные подвергались вышеописанной процедуре ежедневно в течение 21 дня. Плавание животных используется как удобная модель мышечной работы, которая может быть дозирована. Она как насильственная для крыс процедура является стрессорным фактором для животных. В качестве контроля за развитием стресса использовали исследования изменения показателей массы надпочечников и количества лейкоцитов в крови опытных животных. Первая группа животных служила контролем. Вторая группа подвергалась ежедневной физической нагрузке, а животным третьей и четвертой групп дополнительно вводили внутрижелудочно исследуемые соединения в дозе 50 мг/кг в виде суспензии на 2%-ной крахмальной слизи. Животных содержали по правилам, принятым Европейской конвенцией по защите животных (ETS-123 Strasbourg 1986). В конце эксперимента животных декапитировали согласно действующим правилам проведения работ с экспериментальными животными и методическим рекомендациям по их выведению из эксперимента и эвтаназии [10]. Поведенческие реакции животных оценивались в тесте «открытое поле» [1, 2]. Для приготовления гомогенатов органов навеску ткани отмывали охлажденным фосфатным буфером, измельчали и заливали фосфатным буфером в соотношении 1:5 (вес: объем), гомогенизировали в механическом гомогенизаторе 5 мин при температуре +4 °С. Общую АОА в гомогенатах органов определяли, используя стандартный тест-набор Total antioxidant status фирмы Randox Laboratories (Великобритания). Для определения одного из продуктов перекисного окисления липидов - малонового диальдегида использовали набор реактивов «ТБК - Агат». Количество ТБК выражали в единицах оптической плотности Д535. Молярный коэффициент поглощения составляет 1,56·105м-1см-1. Об интенсивности образования радикалов судили по уровню хемилюминесценции (ХЛ) - свечения, возникающего при взаимодействии свободных радикалов. Регистрацию свечения проводили на приборе «ХЛМ-003» (Россия) [15]. Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась на персональном компьютере с помощью пакета компьютерных программ Statistica for Windows(release 6.0), с использованием прикладных программ Microsoft Excel 2000, Microsoft Access. В качестве описательных статистик использованы средняя (М) и ошибка средней (m). Группы сравнивались при помощи t-критерия Стьюдента для независимых переменных. Критический уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05 [5]. Результаты и их обсуждение Как видно из табл. 1, плавательная нагрузка вызывала достоверное увеличение массы надпочечников и количества лейкоцитов в крови, что трактуется в качестве косвенной характеристики стресса. Введение животным К-2.152 и дибазола препятствовало развитию этих симптомов. Плавательная нагрузка вызывала изменение поведенческих реакций животных: достоверно снижались показатели коэффициента подвижности и общая исследовательская активность, а показатель эмоциональной тревожности увеличивался. Введение животным К-2.152 и дибазола в условиях ФН позволяло сохранить подвижность и общую исследовательскую активность, снизить эмоциональную тревожность. Влияние длительной физической нагрузки и ПБИМ на развитие оксидативного стресса у животных представлено в табл. 2. Таблица 1 Изменения количества лейкоцитов в крови, массы надпочечников и поведенческих реакций животных при физических нагрузках и на фоне приема ПБИМ Объект исследования Контроль ФН ФН+К-2.152 ФН+Дибазол Масса надпочечников (мг) 0,067 ± 0,004 0,085 ± 0,004* 0,069 ± 0,003 0,068 ± 0,003 Количество лейкоцитов (109/л) 5,68 ± 0,18 8,19 ± 0,12* 6,16 ± 0,27 6,18 ± 0,22 Коэффициент подвижности 3,82 ± 0,15 2,74 ± 0,2* 4,08 ± 0,18 3,47 ± 0,22 Общая исследовательская активность 33,24 ± 1,9 26,22 ± 1,1* 37,52 ± 1,8 29,63 ± 3,1 Эмоциональная тревожность 13,58 ± 1,2 20,8 ± 1,6* 12,84 ± 0,8 11,41 ± 1,8 Примечание: * - статистически достоверные отличия от контроля (р < 0,05). Таблица 2 Изменение содержания продуктов перекисного окисления липидов, общей антиоксидантной активности, интенсивности хемилюминесценции в гомогенатах мозга и печени животных при физических нагрузках и введении ПИБМ Объект исследования Контроль ФН ФН+К-2.152 ФН+Дибазол ТБК-активные продукты (Д534) Мозг 0,34 ± 0,01 0,42 ± 0,01* 0,35 ± 0,02 0,37 ± 0,04 Печень 0,36 ± 0,01 0,42 ± 0,02* 0,31 ± 0,01 0,32 ± 0,05 Общая антиоксидантная активность (усл. ед.) Мозг 3,66 ± 0,3 2,38 ± 0,1* 3,91 ± 0,1 3,61 ± 0,2 Печень 3,81 ± 0,2 2,76 ± 0,2* 3,71 ± 0,2 3,82 ± 0,1 Хемилюминесценция (усл. ед.) Мозг 11,58 ± 0,49 16,9 ± 0,68* 10,62 ± 0,37 8,3 ± 0,31 Печень 25,02 ± 0,94 42,88 ± 2,7* 23,04 ± 1,4 19,2 ± 1,1 Примечание: * - статистически достоверные отличия (р < 0,05). Как видно из табл. 2, в гомогенатах мозга и печени, а также плазме крови животных увеличивалось содержание ТБК-активных продуктов и снижалась общая антиоксидантная активность. Введение К-2.152 и дибазола препятствовало накоплению продуктов перекисного окисления липидов в гомогенатах мозга и печени. Общая антиоксидантная активность в исследуемых образцах сохранилась. После ФН интенсивность хемилюминесценции гомогенатов мозга и печени увеличивалась, что также свидетельствовало об ускорении ПОЛ. Введение К-2.152 и дибазола способствовало их сохранению на уровне контрольных значений. В целом К-2.152 и дибазол как в модельных системах in vitro, генерирующих активные формы кислорода и в которых протекают реакции перекисного окисления липидов, имитирующие наиболее распространенные в организме реакции свободнорадикального окисления, так и in vivo проявляют антиоксидантные свойства. При введении животным повышают общую антиоксидантную активность в гомогенатах мозга и печени, снижают интенсивность перекисного окисления липидов, предотвращают развитие оксидативного стресса. Полученные данные расширяют представления о влиянии ПБИМ на формирование оксидативного стресса при действии экстремальных факторов. Выводы Длительные физические нагрузки в виде плавательного теста вызывали у животных оксидативный и психоэмоциональный стресс, негативные проявления которого сдерживались введением дибазола и синтезированной калиевой соли 2-[1-(1,1-диоксотиетанил-3)бензимидазолил-2-тио]уксусной кислоты (К-2.152).

About the authors

A. V. Kataev

Author for correspondence.
Email: anton.kataev@mail.ru

аспирант центральной научно-исследовательской лаборатории

References

Supplementary files