Влияние различных режимов действия низкоинтенсивного лазерного излучения на биофизические показатели мембраны и окислительный метаболизм эритроцитов при стрессе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт биологии и биомедицины ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия» Министерства сельского хозяйства РФ

3АО «Производственное объединение «Уральский оптико-механический завод им. Э.С. Яламова»

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ДЕЙСТВИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОФИЗИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МЕМБРАНЫ И ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ СТРЕССЕ

Дерюгина Анна Вячеславовна, Самоделкин Александр Геннадьевич,

Иващенко Марина Николаевна, Игнатьев Павел Сергеевич,

Таламанова Мария Николаевна, Урюпова Валентина Владимировна

Аннотация

низкоинтенсивный лазерный излучение скот

Изучен непрерывный и дробный режим влияния низкоинтенсивного лазерного излучения на эритроциты крупного рогатого скота in vitro. Объектом исследования служили эритроциты крупного рогатого скота, подвергшихся технологическому стрессу, и животных, не подвергшихся стрессу. Облучали эритроциты с использованием лазерного душа «МарсИК». Облучение образцов крови проводили в течение 15-ти мин непрерывно и по 5 мин три раза с интервалом воздействия в 5 мин. Исследовалось влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на электрофоретическую подвижность эритроцитов и концентрацию малонового диальдегида в эритроцитах. Наблюдалось увеличение электрофоретической подвижности эритроцитов, сниженной при стрессе, и снижение концентрации малонового диальдегида, напротив, повышенной при стрессе. Анализ полученных результатов позволяет говорить о нивелировании стрессовой реакции на уровне клеток при воздействии лазерным излучением, эффективность зависит от режима использования.

Ключевые слова: низкоинтенсивное лазерное излучение, кровь, перекисное окисление липидов, технологический стресс, малоновый диальдегид

Summary

METABOLISM UNDER STRESS INFLUENCE OF DIFFERENT MODES OF LOW-INTENSITY LASER RADIATION ACTION AT BIOPHYSICAL PARAMETERS OF RED BLOOD CELLS' MEMBRANE AND ITS OXIDATIVE

Biology and Biomedicine Institute, Lobachevsky State University of Nizhniy Novgorod, Federal State Educational Institution of Higher Education

State Agricultural Academy of Nizhniy Novgorod of the Ministry of Agriculture of Russian Federation, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education

Ural Optical-Mechanical Plant named after E.S. Yalamov, Private Corp.

Deryugina Anna V., Doctor of Biology Science, Associate Professor, Head of the Physiology and Anatomy Dept.

Samodelkin Alexander G., Doctor of Biology Science, Professor, Head of Animal Physiology and Biochemistry Dept.

Ivashchenko Marina N., PhD of Biology Science, Associate Professor of Animal Physiology and Biochemistry Dept.

Ignat'ev Pavel S., PhD of Physicomathematical Sciences, Head of Medical Products and Microscopy Dept.

Talamanova Maria N., PhD of Biology Science, Associate Professor of Physiology and Anatomy Dept.

Uriupova Valentina.V., Post-Graduate Student of Animal Physiology and of Biochemistry Dept.

Low-intensity laser 's influense at cattle 's red blood cells (RBC) in vitro was studied at continuous and fractional mode. RBC from the cattle, subjected to technological stress and not subjected to stress, were the object of this research. RBS were irradiated with use shower bath “МарсИК”. RBC irradiation was conducted with pauseless for 15 min and with 5 min intervals for three times. The high-intensity laser's influence on RBC electrophoretic motility and malon dialdehyde concentration in RBC was studied. RBC electrophoretic motility reduced under stress begun to increase and malon dialdehyde concentration increased under stress, on the contrary, begun to reduce. Obtained results were analysed, and it allows to assert about stress reaction leveling at cell level under the influence of laser radiation; the efficiency depends on the mode of use.

Key words: low-intensity laser radiation, blood, lipid peroxidation, technological stress, Malon dialdehyde

Введение

Основным направлением развития животноводства является создание оптимальных условий для сохранения гомеостаза животных, что является необходимым условием повышения потенциала продуктивности молочного животноводства. Однако интенсификация ведения молочного скотоводства ведет к активации обмена веществ, что приводит к развитию метаболического дисбаланса и, в конечном итоге, может стать причиной развития различных заболеваний [2]. Профилактические мероприятия с помощью фармакологических средств не всегда являются эффективными и часто приводят к расширению этиологического спектра и многообразия патогенеза [1], что сохраняет актуальность поиска методов и средств профилактики стресса. Одним из неинвазивных методов повышения естественной резистентности животных является низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), которое применяется в качестве терапии различных заболеваний. Терапия НИЛИ используется при лечении маститов, снимает боль и повышает репарацию тканей [5, 6]. Однако на сегодняшний день нет четких критериев использования НИЛИ в ветеринарной практике, применение НИЛИ идет эмпирическим путем, что диктует необходимость исследования механизмов действия НИЛИ для разработки методических подходов его использования.

Целью исследования ставилось изучение непрерывного и дробного режима воздействия НИЛИ на эритроциты крупного рогатого скота.

Материалы и методы

В работе исследовали действие НИЛИ в непрерывном и дробном режиме в экспериментах in vitro. Объектом исследования служили эритроциты молочных пород коров, подвергшихся технологическому стрессу, и животных, не подвергшихся стрессу. В эксперименте было выделено четыре группы клеток: первая группа - контрольные (интактные) - не подвергались ни стрессу, ни воздействию НИЛИ; вторая группа - контрольные с последующим воздействием НИЛИ; третья - эритроциты животных, подвергшиеся технологическому стрессу; четвертая - эритроциты животных, подвергшиеся технологическому стрессу с последующим воздействием НИЛИ.

Облучали эритроциты с использованием лазерного душа «МарсИК» (НПО "Петрола- зер", Санкт-Петербург).

В первой серии проводили облучение образцов крови в течение 15-ти мин непрерывно, во 2-й серии кровь облучали по 5 мин три раза с интервалом воздействия в 5 мин. Суммарное время облучения также составило 15 мин.

Исследовали электрофоретическую подвижность эритроцитов (ЭФПЭ) методом микроэлектрофореза [3], содержание малонового диальдегида (МДА) в эритроцитах оценивали по методу М.С. Гончаренко и А.М. Латыповой [4].

Обработку полученных результатов проводили с применением методов вариационной статистики. После проверки нормальности распределения изучаемых параметров в сравниваемых группах определяли средние величины (М), ошибку средних величин (m). Оценку достоверности проводили по критерию Стьюдента (t). Минимальный уровень статистической значимости различий верифицировали при р<0,05.

Результаты исследований

Исследование электрофоретической подвижности эритроцитов продиктовано тем, что данный показатель является интегрированной характеристикой состояния мембран клеток и объективным показателем развития стресс-реакции. Снижение показателя наблюдается при развитии патологии и связано с активацией симпато-адреналовой системы, тогда как рост наблюдается в период выздоровления либо в фазу повышения резистентности организма при развитии стрессовой реакции [7].

Как показали проведенные нами исследования, представленные в таблице 1, кровь стрессированных животных характеризовалась снижением ЭФПЭ на 35 % относительно интактных животных. Использование НИЛИ вызывало достоверное восстановление ЭФПЭ стрессированных животных до уровня контроля. При дробном воздействии НИЛИ выраженность изменений НИЛИ была менее значима.

Таким образом, выявленные нами изменения электрокинетических показателей мембран эритроцитов позволяют заключить, что при стрессе функциональная активность эритроцитов снижается. Изменения биофизических показателей мембран эритроцитов отражают закономерные процессы развития стресса на клеточном и субклеточном уровне. Воздействие НИЛИ приводит к ограничению стрессовой реакции на уровне клеток, что проявляется в восстановлении сниженной при стрессе ЭФПЭ. Данный факт, вероятно, обусловлен непосредственным действием НИЛИ на клетку, его фотостимулирующим действием, уменьшением микровязкости мембран, восстановлением транспортных и ферментативных функций [9].

Таблица 1

Действие различных режимов НИЛИ на ЭФП эритроцитов и концентрацию малонового диальдегида в эритроцитах

Примечание: «*» - статистически значимые различия относительно значений первой (интактной) группы, р<0,05; «°» - статистически значимые различия в четвертой группе относительно значений третьей группы, р<0,05

Поскольку акцепторами лазерного излучения являются хромафоры, такие как гемоглобин, супероксиддисмутаза [8] логично предположить, что НИЛИ будет вызывать изменение метаболических процессов и, в частности, окислительного метаболизма.

В наших исследованиях было изучено действие НИЛИ на концентрацию малонового диальдегида (МДА) как показателя, отражающего общую динамику перекисного окисления липидов. Выявлено, что как в случае с ЭФПЭ, концентрация МДА значительно изменялась при действии НИЛИ в непрерывном режиме воздействия. Так, наблюдалось уменьшение сниженной при стрессе концентрации МДА, что отражало тенденцию к восстановлению данного показателя. Следует отметить, что действие НИЛИ на эритроциты нестрессированных животных вызывало снижение концентрации МДА при непрерывном режиме воздействия и не изменяло данный показатель при дробном режиме воздействия.

Заключение

Полученные результаты свидетельствуют, что НИЛИ ограничивает развитие окислительного стресса, что может быть объяснено усилением антиоксидантных процессов с участием супероксиддисмутазы.

Таким образом, анализ результатов позволяет говорить о нивелировании стрессовой реакции НИЛИ на уровне клеток. Эффективность действия НИЛИ зависит от режима воздействия.

Список литературы

1. Алехин Ю.Н. Болезни печени у высокопродуктивных коров (диагностика, профилактика и терапия) // Ветеринария. 2011. № 6. С. 3-7.

2. Алехин Ю.Н., Шабунин С.В. Основные причины патологии обмена веществ у скота, завозимого в Россию // Ветеринарный врач. 2007. № 5. С. 37-41.

3. Бояринов Г.А., Дерюгина А.В., Зайцев Р.Р. Фармакологическая коррекция микроциркуляции у крыс, перенесших черепно-мозговую травму // Цитология. 2016. № 58 (8). С. 610-17.

4. Гончаренко М.С., Латипова А.М. Метод оценки перекисного окисления липидов // Лабораторное дело. 1985. № 1. С. 60-61.

5. Дерюгина А.В. Повышение адаптационного резерва телят неинвазивными методами антистрессовой терапии / А.В. Дерюгина, И.А. Куимов, М.Н. Иващенко [и др.] // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2016. № 12. С. 81-86.

6. Barham W., Sherrill T., Connelly L. Intraductal injection of LPS as a mouse model of mastitis: signaling visualized via an NF-kB reporter transgenic //J. Vis. Exp. 2012. 67: e4030.

7. Deryugina A.V. The use of low intensity laser therapy for the reduction of technology stress of cows / A.V. Deryugina, A.G. Samodelkin, M.N. Ivashchenko, P.S. Ignatyev, M.V. Zolotova // AER-Advances in Engineering Research. Vol. 151.

8. Hamblin M.R. Cellular chromophores and signaling in LLLT. The International Society for Optical Engineering; Bellingham, Washington, USA. 2007. 127 р.

9. Stadler I., Evans R. In vitro effects of low-level laser irradiation at 660 nm on peripheral blood lymphocytes // Lasers Surg Med. 2000. № 27(3). С. 255-256.

Размещено на Allbest.ru