Аналіз потенціалу глутатіонової системи антиоксидантного захисту в печінці щурів за умови експериментального ожиріння та застосування карагінану

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аналіз потенціалу глутатіонової системи антиоксидантного захисту в печінці щурів за умови експериментального ожиріння та застосування карагінану

Мялюк Оксана Петрівна, Марущак Марія Іванівна, Палапа Василь Васильович, Оксюта Валерій Миколайович, Захарко Наталя Володимирівна,

Мета нашого дослідження - проаналізувати потенціал глутатіонової системи антиоксидантного захисту у печінці щурів в умовах експериментального ожиріння та застосування різних концентрацій карагінану. Дослідження проводили на 40 білих безпородних самцях-щурах масою 175-185 г. Тварин було поділено на чотири групи (10 щурів у кожній групі): 1-ша група - контроль (інтактні тварини), 2-га - тварини з ожирінням, 3-тя - тварини з ожирінням, яким у раціон додавали 0,5 % розчин карагінану, 4-та - тварини з ожирінням, що вживали 1,0 % розчин карагінану. Оцінку глутатіонової системи захисту проводили шляхом визначення активності глутатіонпероксидази (ГП), глутатіон^-трансферази (ГТ) та концентрації відновленого глутатіону (ВГ). У печінці щурів, що вживали 0,5 % розчин карагінану з питною водою, виявлено статистично значимо вищий рівень ГП (на 14,7 %, р<0,05), ГТ (на 20,0 %, р<0,05), ВГ (на 20,9 %, р<0,05) стосовно контрольних значень. Аналогічно зростали показники й у дослідній групі, що вживала 1,0 % розчин карагінану стосовно інтактної групи тварин, проте вони були нижчими порівняно з 3-тьою дослідною групою: ГП - на 8,8 % (р<0,05), ГТ - на 6,7 % (р<0,05), ВГ - на 7,5 % (р<0,05). Отже, споживання щурами з питною водою 0,5 % карагінану супроводжується більш активною діяльністю антиоксидантної системи захисту у тканині печінки, ніж у разі використання 1,0 % карагінану.

Ключові слова: печінка, аліментарне ожиріння, глутатіонова система антиоксидантного захисту, карагі- нан.

Analysis of the glutathione system of antioxidant protection in the liver of rats with experimental obesity and the use of carrageenan

Mialiuk Oksana, Marushchak Mariya, Palapa Vasyl, Oksyuta Valeriy, Zakharko Nataliia

The aim of our study was to analyze the potential of the glutathione system of antioxidant protection in the liver of rats with experimental obesity and the use of different concentrations of carrageenan. The study was conducted on 40 purebred white male rats weighing 175-185 g. The animals were divided into four groups (10 rats in each group): 1st group - control (intact animals), 2nd - obese animals, 3- 1st - obese animals that received 0.5% carrageenan solution in their diet, 4th - obese animals that consumed 1.0% carrageenan solution. The assessment of the glutathione defense system was carried out by determining the activity of glutathione peroxidase (GP), glutathione-S-transferase (GT), and the concentration of reduced glutathione (GSH). In the liver of rats that consumed a 0.5% carrageenan solution with drinking water, a statistically significantly higher level of GP (by 14.7%, p<0.05), GT (by 20.0%, p<0.05) was found, GSH (by 20.9%, p<0.05), compared to the control values. Indicators also increased in the experimental group that consumed 1.0% carrageenan solution in relation to the intact group of animals, but they were lower in comparison with the 3rd experimental group: GP - by 8.8% (р<0.05), GT - by 6.7% (р<0.05), GSH - by 7.5% (р<0.05). Therefore, the consumption of 0.5% carrageenan in drinking water by rats is accompanied by a more active activity of the antioxidant defense system in the liver tissue than when using 1.0% carrageenan.

Key words: liver, dietary obesity, glutathione system of antioxidant protection, carrageenan.

Вступ

Ожиріння - «чума» XXI століття, а з погляду біохімічних процесів - стан, коли прооксидантно-антиоксидантна рівновага порушується надмірною продукцією активних форм кисню (АФК) та азоту (АФА), вільних радикалів, а антиоксидантна система не в змозі погасити окислювально-респіраторний «вибух», і як результат - оксидативний стрес [1]. Для боротьби з оксидативним стресом в організмі функціонує злагоджена ауторегульована багатокомпонентна антиоксидантна система, де провідну роль відіграє система глутатіону, що включає сам глутатіон і глутатіон-залежні ферменти. У літературі є відомості про те, що глутатіон також відіграє ключову роль у контролі активності транскрипційних факторів (NF-кВ, AP-1, Nrf2) [2]. Аналіз наукової літератури показав, що у разі оксидативного стресу, який тривалий час не ліквідується, продукція численних активних кисневих метаболітів - супероксидного аніон-радикалу, гідроксильного радикала, синглетного кисню, перекису водню і т. д. - веде до значних метаболічних та структурних порушень клітин, які зумовлюють функціональну неспроможність органів та систем, зрив адаптивних механізмів. Якщо відбувається інтенсивна та тривала активізація перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) та вільнорадикальних процесів у разі ожиріння, настає виснаження ендогенних запасів антиоксидантів, у тому числі і ключового внутрішньоклітинного антиоксиданту глутатіону, а поповнення рівня цих біоантиокислювачів утруднене через низьку біодоступність ззовні, порушення мікроциркуляції та проникності клітинних мембран органів. Печінка страждає однією з перших, як орган-мішень у разі цієї патології [3]. Наразі накопичено значний експериментальний та клінічний матеріал, що детально описує вплив глутатіонової системи на печінку у разі ожиріння, проте цікавим і невивченим залишається вплив біологічно активних речовин, а саме карагінану і його концентрацій, на цю ланку антиоксидантного захисту в тканинах печінки, коли є ожиріння.

Мета дослідження

Проаналізувати потенціал глутатіонової системи антиоксидантного захисту у печінці щурів в умовах експериментального ожиріння та застосування різних концентрацій карагінану.

Матеріали та методи

Дослідження проводили на 40 білих безпородних самцях-щурах масою 175-185 г., які утримувалися у віварію ДВНЗ «Тернопільський державний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України» на стандартному раціоні відповідно до санітарно-гігієнічних норм та вимог GLP. Експериментальна частина виконана з дотриманням норм Конвенції Ради Європи про захист хребетних тварин, що використовуються для досліджень та інших наукових цілей (Страсбург, 1986), ухвали Першого національного конгресу з біоетики (Київ, 2001) і наказу МОЗ України від 23.09.2009 р. № 690. Тварини були поділені на чотири групи (10 щурів у кожній групі): 1-ша група - контроль (інтактні тварини), 2-га - тварини з ожирінням, 3-тя - тварини з ожирінням, яким у раціон додавали 0,5 % розчин карагінану, 4-та - тварини з ожирінням, що вживали 1,0 % розчин карагінану.

Ожиріння моделювали шляхом застосування індуктора харчового потягу - натрієвої солі глутамінової кислоти у співвідношенні 0,6:100,0 та висококалорійної дієти, яка складається зі стандартної їжі (47%), солодкого концентрованого молока (44%), кукурудзяної олії (8%) і рослинного крохмалю (1%). Контроль відтворення аліментарного ожиріння здійснювали шляхом зважування тварин, вимірювання назально- анальної довжини та розрахунку ІМТ (ділення маси тіла в кілограмах на довжину в метрах у квадраті) [4].

Таблиця 1

Показники глутатіонової системи в тканинах печінки щурів за умови дії карагінану при експериментальному ожирінні

Примітки: * - відмінність достовірна стосовно контролю (р<0,05); ** - відмінність достовірна між 2-ю і 3-ю та 3-ю і 4-ю дослідними групами (р<0,05)

Тваринам 3-ї і 4-ї груп був забезпечений вільний доступ до відповідно 0,5 % і 1,0 % розчину карагінану у питній воді відповідно протягом 1 місяця [5]. Добову спожиту кількість карагінану ми розраховували за кількістю випитої рідини. Щурі в експерименті за добу споживали в середньому 49,4 ± 1,1 мл рідини. Евтаназію тварин проводили шляхом пункції серця під глибокою, анестезією [6]. Оцінку глутатіонової системи захисту проводили шляхом визначення активності глутатіон-пероксидази (ГП), глутатіон-трансферази (ГТ) та концентрації відновленого глутатіону (ВГ).

Достовірність різниці значень між незалежними кількісними величинами визначали за допомогою U-критерію Мана-Уітні [7]. Якщо р-значення знаходилося у межах до 0,05, існував твердий доказ того, що альтернативна гіпотеза правильна, результат вважався статистично значущим.

Результати

Глутатіонова система захисту - це активна складова частина антиоксидантної системи організму, адже SH-групи протеїнів і відновлений глутатіон слугують акцепторами гідроксильного радикала і синглетного кисню і в результаті знижують деструктивну і цитотоксичну дію АФК за умови патологічного процесу [8]. Результати аналізу отриманих даних у 2-ій дослідній групі свідчать, що відбулося статистично достовірне зниження всіх показників системи глутатіону, що дало можливість нам переконатися в активному розвитку оксидативного стресу у тканині печінки у разі ожиріння. (Таблиця 1.)

У печінці щурів, що вживали 0,5 % розчин карагінану з питною водою, виявлено статистично значимо вищий рівень ГП (на 14,7 %, р<0,05), ГТ (на 20,0 %, р<0,05), ВГ (на 20,9 %, р<0,05) стосовно контрольних значень. Аналогічно зростали показники й у дослідній групі, що вживала 1,0 % розчин карагінану стосовно інтактної групи тварин, проте вони були нижчими порівняно з 3-ою дослідною групою: ГП - на 8,8 % (р<0,05), ГТ - на 6,7 % (р<0,05), ВГ - на 7,5 % (р<0,05). Згідно з нашими даними, застосування 0,5 % р-ну карагінану у питній воді у печінці щурів зумовило активацію глутатіонової системи більш інтенсивного характеру, ніж застосування 1,0 % р-ну карагінану. Зважаючи на вищезазначене, можна припустити, що внаслідок надходження 1,0 % р-ну карагінану до організму щурів змінюється функціонування системи кон'югації, адже знижується вміст ВГ, імовірно, за рахунок окиснення SH-груп пептиду та активність ГТ і ГП.

Висновки

Отже, споживання щурами з питною водою 0,5 % карагінану супроводжується більш активною діяльністю антиоксидантної системи захисту у тканині печінки, ніж у разі використання 1,0 % карагінану, що спонукає до подальших досліджень органів і систем щодо впливу різних концентрацій карагінану на процеси прооксидантно-антиоксидантної рівноваги у разі ожиріння.

Література

1. Nita M., Grzybowski А. The Role of the Reactive Oxygen Species and Oxidative Stress in the Pathomechanism of the AgeRelated Ocular Diseases and Other Pathologies of the Anterior and Posterior Eye Segments in Adults. OxidMed Cell Longev. 2016. Р. 3164734. DOI: 10.1155/2016/3164734.

2. G. Glutathione: Biosynthesis and Mechanism of Action. In: Labrou N, Flemetakis E, editors. Glutathione: Biosynthesis, Mechanism of Action and biotechnological implications / Pavarino E.C, Russo A., Galbiatti A.L.S., Almeida W.P., Bertollo E.M. New York: Nova Science, 2013. Ch.1. Р 1-34.

3. Oxidative stress and reactive oxygen species: a review of their role in ocular disease / Ung L., Pattamatta U., Carnt N., Wilkinson-Berka J.L., Liew G., White A. J. R. Clin Sci (Lond). 2017. № 131 (24). Р 2865-2883. doi: 10.1042/ CS20171246.

4. Мялюк О.П. Особливості перебігу вільнорадикального й енергозабезпечувального окиснення при експериментальному аліментарному ожирінні : дис. ... канд. біолог, наук : 03.00.04 ; Тернопільський державний медичний університет імені І.Я. Горбачевського. Тернопіль, 2016. 142 с.

5. Moyana T.N., Lalonde J.M. Carrageenan-induced intestinal injury in the rat - a model for inflammatory bowel disease. Ann. Clin. Lab. Sci. 1990. Vol. 20. № 6. Р 420-426.

6. Резніков О. Загальні етичні принципи експериментів на тваринах. Ендокринологія. 2003. № 8 (1). С. 142-145.

7. Зінькевич Т., Лісовська В., Стасюк В. Застосування величини р-значення p-value при перевірці статистичних гіпотез. Ринок цінних паперів України. 2012. № 1-2. С. 89-94.

8. Buchko P., Krynytska I., Marushchak M. Combined effects of к-carrageenan and monosodium glutamate food additives: effect on free radical oxidation. Romanian Journal of Diabetes Nutrition and Metabolic Diseases. 2021. Vol. 28. № 2. Р 185-195.

глутатіоновий карагінан печінка ожиріння

References

1. Nita, M., & Grzybowski, A. (2016). The Role of the Reactive Oxygen Species and Oxidative Stress in the Pathomechanism of the Age-Related Ocular Diseases and Other Pathologies of the Anterior and Posterior Eye Segments in Adults. Oxidative medicine and cellular longevity, 3164734. https://doi.org/10.1155/2016/3164734

2. Pavarino, E.C., Russo, A., Galbiatti, A.L.S., Almeida, W.P., Bertollo, E. M. G. (2013). Glutathione: Biosynthesis and Mechanism of Action. In: Labrou N, Flemetakis E, editors. Glutathione: Biosynthesis, Mechanism of Action and biotechnological implications. New York, 1-34.

3. Ung, L., Pattamatta, U., Carnt, N., Wilkinson-Berka, J.L., Liew, G., & White, A.J.R. (2017). Oxidative stress and reactive oxygen species: a review of their role in ocular disease. Clinical science (London, England: 1979), 151(24), 2865-2883. https://doi.org/10.1042/CS20171246

4. Mialiuk, O. (2016). Peculiarities of the course of free radical and energy-providing oxidation in experimental alimentary obesity [https://repository.tdmu.edu.ua//handle/123456789/17127]. I. Horbachevsky Ternopil National Medical University.

5. Moyana, T.N., & Lalonde, J.M. (1990). Carrageenan-induced intestinal injury in the rat a model for inflammatory bowel disease. Annals of clinical and laboratory science, 20(6), 420-426.

6. Reznikov, O. (2003). Zahalni etychni pryntsypy eksperymentiv na tvarynakh [General ethical principles of animal experiments]. Endokrynolohiia, 8(1), 142-145. [In Ukrainian]

7. Zinkevych, T., Lisovska, V., Stasiuk, V. (2012). Zastosuvannia velychyny r-znachennia p-value pry perevirtsi stat- ystychnykh hipotez [Application of the p-value in testing statistical hypotheses]. Rynoktsinnykhpaperiv Ukrainy, 1-2, 89-94. [In Ukrainian]

8. Buchko, P., Krynytska, I., Marushchak, M. (2021). Combined effects of Kcarrageenan and monosodium glutamate food additives: effect on free radical oxidation. Romanian Journal of Diabetes Nutrition and Metabolic Diseases, 28(2), 185-195.

Размещено на Allbest.ru