ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ ШАФРАНА ПОСЕВНОГО (.) ПРИ ТОКСИЧЕСКОМ ПОРАЖЕНИИ СЕТЧАТКИ Бабаев Х.Ф.,Шукюрова П.А.

Институт Физиологии им. А.И. Караева НАН Азербайджана


Номер: 7-1
Год: 2016
Страницы: 28-35
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

шафран, антиоксидантные ферменты сульфгидрильные группы, токсическое поражение сетчатки, saffron, antioxidant enzymes, sulfhydryl groups, toxic injury of retina

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье представлен анализ результатов изучения действия экстракта шафрана, как природного антиоксиданта, на динамику активности антиоксидантных ферментов-каталазы (КТ), супероксиддисмутазы (СОД) и глутатинпероксидазы (ГПО) и на уровень тиолов в сетчатке при экспериментальной дистрофии средней тяжести. Полученные данные показали, что при дистрофии сетчатки происходит достоверная и значительная подавление активности антиоксидантных ферментов-супероксиддисмутазы (СОД) и глутатинпероксидазы (ГПО) в сетчатке, что сопровождается окислительной модификацией сульфгидрильных групп, приводящей к снижению всех форм SH групп. Было установлено, что под действием экстракта шафрана в сетчатке происходит реактивация исследуемых антиоксидантых резервов.

Текст научной статьи

Патологические процессы, наблюдаемые в сетчатке, по частоте распределены следующим образом: на первом месте идут дистрофии, далее - воспаления и повреждения, сравнительно редко встречающейся патологией являются новообразования и очень редко встречаются редкие аномалии сетчатки. Дегенеративные изменения сетчатки - наиболее распространенные заболевания глаз, относятся к тяжелым поражениям органа зрения, угрожающие потерей центрального зрения. Актуальность подобных патологий сетчатки в первую очередь определяется превалирующим местом дистрофий сетчатки среди глазных болезней, приводящих к инвалидности по зрению у лиц молодого трудоспособного возраста [20,198; 36,486; 38,1176]. Дегенеративные поражения зрительного аппарата влияют не только на физическое состояние человека, но и на психологию его поведения, эмоциональные реакции, часто изменяя его место и роль в социальной жизни. В настоящее время в терапевтическом лечении дистрофий широко используются комплекс препаратов синтетического происхождения. Но дороговизна этих препаратов, побочные явления в организме в результате совместного действия некоторых препаратов делает еще более актуальной проблему выявления из лекарственного растительного сырья, новых, эффективных препаратов. В настоящее время в современной медицине возрос интерес к лекарственным средствам растительного происхождения, традиционно применяемым в народной медицине, для лечения целого ряда заболеваний, однако арсенал этой группы лекарственных препаратов в настоящее время ограничен. Основным преимуществом препаратов растительного происхождения является сочетание эффективности и высокой их безопасности. В этом отношении особый интерес представляет шафран посевной (Crocus sativus, L.). Разнообразие и уникальность химического состава шафрана обеспечивает многогранность его биологического действия на метаболические и структурные системы организма. В последнее время ученые разных стран изучают полезные свойства шафрана на научной основе, основываясь при этом на эмпирическую информацию. Исследования по его применению в онкологии [22,354; 23,426; 28,887], в неврологии [25,637], в качестве антидепрессанта [24,6771], афродизиака [31,255; 32,491; 40,690], для лечения менструальных [27,515], наличие гипотензивного эффекта [26,515; 33,990] доказали многогранность действия шафрана. Проведенные азербайджанскими офтальмологами клинические исследования, показали высокую эффективность шафрана при лечении ряда патологий глаза [1,15; 13,173]. Однако в доступной литературе встречаются незначительные данные о фармакологических и биохимических исследованиях в данном аспекте. При этом выявление механизмов терапевтического действия экстракта шафрана позволило бы научно обосновать рекомендацию его дальнейшего использования в практической медицине. Последнее десятилетие развития физиологии и экспериментальной медицины ознаменовано раскрытием механизмов вовлечения свободнорадикальных реакций в патогенез таких социально значимых заболеваний, как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, атеросклероз, ишемия миокарда, диабет, рак и др. [4, 253]. Не являются исключением и заболевания глаз. Общеизвестно, что в патогенезе многих воспалительных, дистрофических, инфекционных заболеваний органа зрения существенную роль играет активация перекисного окисления липидов (ПОЛ) клеточных мембран [3,50; 8,48; 14,19]. Известно, что сетчатка глаза является одной из тканей, подверженных наибольшему риску повреждения посредством активных форм кислорода (АФК) [35,16227]. Наряду с этим клетки наделены многокомпонентной системой антиоксидантной защиты (АОЗ), которая не позволяет реакциям перекисного окисления липидов выйти из под контроля. Но в тоже время варьирование перекисных процессов в фоторецепторной клетке при экспериментальной дистрофии сетчатки соответственно должна отражаться и на функционировании её антиоксидантной системы (АОС). С этой целью в нашей работе уровень АОЗ сетчатки была оценена по концентрации антиоксидантных ферментов - супероксиддисмутазы (СОД), фермента первой линии защиты; каталазы (КТ) и глутатиопероксидазы (ГПО), ферментов второй линии защиты. Общеизвестно, что ферментные и белковые сульфгидрильные группы обладают высокой реакционной способностью и играют важную роль в биологических и биохимических процессах. Среди функциональных групп белковой молекулы особое место занимают сульфгидрильные группы. Необходимо отметить, что физико-химические свойства этих групп обуславливают специфическую реактивность белковых молекул. Наличие высокой химической реакционной способности, способность к взаимному переходу и обмену, многообразие реакций, в которые вступают со многими типами соединений SH-содержащие соединения, подвергаясь действию продуктов перекисного окисления липидов, вступают в реакции окисления, и тем самым предохраняют другие функциональные группы и молекулы от повреждения. Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что многие авторы к патогенетическим направленным методам лечения большинства глазных заболеваний относят применение антиоксидантов. Исследования последних лет показывают, что в лечении заболеваний глаз, связанных с нарушением антиоксидантного статуса, успешно применяются как антиоксиданты, полученные путём химического синтеза [9,13; 10,24; 15, 19], так и антиоксиданты растительного происхождения синтеза [16,32; 17,96; 36,47]. В этом аспекте следует подчеркнуть, что использование природных соединений для лечения заболеваний различного генеза имеет ряд значительных преимуществ. Общеизвестно, что фармакологическая активность лекарственных растений предопределяется их способностью синтезировать физиологически активные соединения, которые находятся в них в хелатной, доступной для усвоения форме. Кроме того, помимо биологически активных веществ, растения содержат сопутствующие соединения, повышающие всасываемость и ускоряющие усвоение основных действующих веществ, оказывая, таким образом, положительное влияние на проявление терапевтического действия. Также естественные метаболиты растений способны адаптироваться к системам транспорта через клеточную мембрану, при этом специфическое воздействие на конкретную систему, влияние на различные звенья патологического процесса, не вызывает сдвига в функционировании других обменных процессов организма по типу цепной реакции. Другими преимуществами препаратов растительного происхождения являются сочетание эффективности и высокой их безопасности, полифункциональность и мягкость их фармакологического действия, малая токсичность, минимум побочных эффектов, отсутствие развития лекарственной зависимости. Поэтому, применение лекарственных растений имеет многовековую историю, но и на сегодняшний день масштабы их использования весьма значительны, при этом повсеместно проявляют тенденцию к увеличению. Целью настоящей работы явилось оценка влияния экстракта из рылец шафрана (Crocus sativus, L.) на уровень сульфгидрильных групп и основные компоненты антиоксидантной системы сетчатки при её токсическом поражении. Материал и методы. Исследования проводились на 25 белых беспородных крысах. Экспериментальные животные были разделены на 3 группы: 1-ая группа - интактный контроль - служила для фоновых определений; 2-ая группа - контрольная, группа животных, у которых моделировали экспериментальную дистрофию сетчатки и вводили физиологический раствор. 3-я группа - опытная, животные с экспериментальной дистрофией сетчатки, которым вводили экстракта шафрана. В работе были использован шафран, выращенный в поселке Бильгя Апшеронского полуострова Азербайджана. Из рылец был получен спиртовой экстракт, из которого затем перегонкой отгоняли спирт. Полученное жидкое извлечение под вакуумом сгущали до сухого остатка. Выход активного экстракта по отношению к исходному сырью - около 56% вязкого смолообразного вещества. Экспериментальную дистрофию (пигментный ретинит) средней тяжести моделировали введением в хвостовую вену животных раствора монойодуксусной кислоты (МЙУК), из расчета 0,5 мл на 1 кг веса животного. Экстракт шафрана в виде 0,5%-го водного раствора животным опытной группы и физиологический раствор животным контрольной группы вводили парабульбарно в течение 20 дней. На 5-й,10-й,15-й и 20-й дни эксперимента животные забивались (по 5 животных) и извлекали ткани сетчатки. Глазные яблоки энуклеировали при слабом красном свете. Экспериментальные животные трёх групп подвергались декапитации согласно принципам международной конвенции под уретановым наркозом. Доза наркоза соответствовала 0,08-0,1г. гексонала на 1кг. веса животного. Организация работы соответствовала международным этическим нормам, регламентирующим эксперименты на животных [6,79; 7,92] и соответствовала правилам использования животных при изучении глаза и зрения, разработанным Ассоциацией исследователей зрения и офтальмологов (ARVO) [44,258]. Содержание различных типов SH -групп (суммарных С-SH, легкодоступных-ЛД-SH, глутатиона-G-SH) определяли по модифицированной методике Линдсей-Седлак, основанной на методе Эллмана [39,192]. Об антиоксидантной защите судили по активности ферментов КТ [30,255], СОД [29,276] и ГПО [38,158]. Активности исследуемых показателей определяли спектрофотометрическим измерением. При обработке экспериментальных данных применялись параметрический t-критерий Стьюдента. Вычисления проводились при помощи статистических программ Microsoft Excel (Office-2003). Результаты и обсуждение. По результатам наших исследований при экспериментальной дистрофии сетчатки средней тяжести на начальных этапах наблюдения происходит снижение активности СОД (p<0,001). Параллельно этому выявлено снижение активности ферментов второй линии защиты - КТ и ГПО, хотя в случае с КТ эти изменения носили статистически недостоверный характер. Общеизвестно, что пониженный уровень антиоксидантных ферментов, несомненно, способствует усилению процессов ПОЛ, что вероятно в условиях данной патологии и является причиной этого усиления. Однако активность ферментов на 10-е сутки наблюдения несколько повышается, что, по-видимому, можно объяснить как компенсаторной реакцией организма на активацию процессов ПОЛ. Однако по мере накопления патологических изменений в сетчатке происходит снижение исследуемых антиоксидантных резервов, что, вероятно, связано с истощением и недостаточностью ферментов АОЗ. Так, было выявлено падение уровня активности СОД на 66%, при сравнении с интактными величинами. Уровень активности ГПО в этот период наблюдения характеризовался уменьшением на 57%, при сравнении с интактными величинами (изменения носили статистически недостоверный характер). Данные ферментативной активности каталазы в указанные сроки наблюдения практически совпадали и были статистически незначимы (таб.1). Таким образом, полученные нами данные о состоянии активности основных ферментов АОЗ свидетельствуют о снижении активности «защитных» ферментов в сетчатке на фоне экспериментальной дистрофии средней тяжести. Это в свою очередь может обуславливаться разбалансировкой или повреждением систем, ответственных за поддержание реакций ПОЛ в клетке на низком, стационарном уровне. Под действием экстракта шафрана в сетчатке происходит реактивация исследуемых антиоксидантных резервов. Результаты опытов, полученные в опытной группе животных, которые подвергались лекарственному воздействию 0,5% водного раствора экстракта шафрана, показали, что уже в первые десять дней введения происходят менее выраженные колебания ферментативной активности компонентов АОЗ. Можно заметить, что активность КТ на 5-е сутки наблюдения в среднем составляет 201,4±0,24 ед/мг белка, что на 4% ниже интактных величин. А активность СОД на 5-е сутки наблюдения увеличивается в 2 раза (p<0,05), в 1,5 раза - на 10-е сутки опыта, в 2,2 раза - на 15-е сутки наблюдения. Таблица 1 Влияние экстракта шафрана на активность ферментов антиоксидантной защиты сетчатки на фоне экспериментальной дистрофии средней тяжести (М±m, n=5). Примечание: *- p <0,05, ** - р<0,01, *** - p < 0,001 по сравнению с интактным контролем, °- p <0,05, °°- p <0,01, °°°- p <0,001 по сравнению с контрольной группой. На 20-е сутки введения экстракта активность СОД повышается в 3,2 раза, практически достигнув интактных показателей (таб.1). Аналогичная тенденция наблюдается и при анализе показателей активности ГПО, что коррелирует с данными характера изменения тиолового обмена в сетчатке под влиянием экстракта шафрана при экспериментальной токсической дистрофии. С другой стороны, чтобы уточнить каким структурно-функциональным нарушениям подвергаются ферменты в сетчатке при её экспериментальной сетчатки и на фоне введения 0,5% раствора экстракта шафрана, нами были исследованы содержания различных типов тиоловых групп, а также глутатиона в фоторецепторной клетке. Так, экспериментальная дистрофия сетчатки, вызванная введением МЙУК, вызывает количественные и качественные изменения в тиоловом обмене сетчатки, что сопровождается уменьшением содержания в сетчатке как белковых SH-групп (СSH, ЛДSH), так и небелковых (трипептида глутатион). С увеличением сроков от начала воздействия токсического агента, т.е. с углублением патологического процесса, ускоряетcя уменьшение количества тиоловых групп. На 15 и 20-й дни наблюдения уровень ЛДSH групп находился ниже нормы, с максимальным снижением этого показателя на 20-е сутки. На 15-й день отмечено снижение содержания СSH на 30%, с дальнейшим снижением на 20-е сутки эксперимента на 35%. Причиной снижения количества различных типов SH-групп является их окислительная модификация со стороны продуктов перекисного окисления липидов, которая имеет место при данной патологии. Изучая действие экстракта шафрана на состояние тиолового обмена в сетчатке на фоне токсической дистрофии средней тяжести, нами были получены экспериментальные данные, свидетельствующие о положительном сдвиге в этом обмене. Общее количество тиолов в сетчатке на 15- и 20-е дни введения экстракта шафрана становится близким к их уровню в интактной а б в Рис. 1. Влияние экстракта шафрана на содержание легкодоступных SH-групп (а), суммарных SH-групп (б) и глутатиона (в) в тканях сетчатки крыс при экспериментальной дистрофии. Примечание: *- p <0,05, ** - р<0,01, *** - p < 0,001 по сравнению с интактным контролем, °- p <0,05, °°- p <0,01, °°°- p <0,001 по сравнению с контрольной группой. группе (р<0,05), а ЛДSH практически полностью восстанавливаются до уровня нормы после введения экстракта шафрана: на 15-й день уровень ЛДSH групп увеличился на 16%, на 20-й день опыта - на 5%. В это время уровень СSH-групп не отличался от уровня интактных животных и составил 21,5±0,22 нмоль/мг белка, против показателя в интактной группе - 22,35±0,36 нмоль/мг белка, и на 49% был выше такового показателя в контрольной группе (p<0,05). Обнаруженное в наших экспериментах снижение содержания глутатиона в сетчатке на фоне дистрофии средней тяжести и восстановление его после введения экстракта шафрана, по-видимому, связано с его нормализующим действием на водорастворимую неферментную антиоксидантную систему. Наряду с этим, повышение содержания продуктов ПОЛ в сетчатке одновременно сопровождается и нарушением электрической активности сетчатки. Проведенные нами электроретинографические исследования показали, что при использовании парабульбарного введения 0,5% водного раствора экстракта шафрана на модели экспериментальной дистрофии средней тяжести наблюдается восстановления электрогенеза сетчатки на 15-й, 20-й дни эксперимента, что коррелирует с данными проведённых биохимических исследований [21,475]. Следует учитывать факт подтверждения положительного влияния шафрана и на гистологическую картину сетчатки глаза при развитии патологии. Так, результаты проведённой в нашей лаборатории научно-исследовательской работы выявили благоприятное влияние экстракта шафрана на течение дистрофии сетчатки. Последнее проявлялось в тенденции к воостановлению патологически измененной ультраструктуры сетчатки. При этом отмечалось рассасывание продуктов распада и избытка пигмента и усиление васкуляризации сетчатки. Результаты наших исследований продемонстрировали, что экстракт шафрана при экспериментальной дистрофии средней тяжести оказывает стимулирующее действие на дистрофически измененную сетчатку, на биохимические процессы, происходящие в ней, проявляющуюся в ретинопротекторном действии на ее фоторецепторный аппарат. При этом положительные ретинопротекторные эффекты шафрана на рецепторный аппарат глаза обусловлены его сложным биохимическим составом и сочетанием нескольких механизмов действия. Так, одним из возможных механизмов ретинопротекторного действия шафрана является прямой механизм действия, через проявление антиоксидантных свойств. Так, шафран, как биоантиоксидант [41,205; 27,997], препятствуя оксилению полиненасыщенных жирных кислот фосфолипидов биомембран, предотвращает мембранодеструктивные процессы в фоторецепторах и инактивацию мембраносвязанных ферментных комплексов, увеличивает стабильность липидного слоя мембран. На фоне этих процессов происходит стабилизация и других биохимических показателей в глазу. Так, по данным наших исследований предотвращается снижение всех видов SH групп и подавление активности атниоксидантных ферментов. Этому может способствовать тот факт, что под влиянием природного антиоксиданта шафрана стабилизируется оксилительно-восстановительное равновесие за счёт мобилизации естественных биоантиоксидантных систем. По этому вопросу результаты наших исследований согласуются с литературными данными [2,1; 20,103]. Второй предполагаемый механизм ретинопротекторной активности шафрана - поддержание баланса про- и антиоксидантных систем. Наличие в экстракте шафрана гликозидов каротиноидной природы, а также каротиноида зеаксантина при местном введении позволяет создать депо антиоксидантов, реактивировать истощенную собственную антиоксидантную систему сетчатки. А наличие в составе шафрана α-каротина, β-каротина и ликопина - основных предшественников витамина А - способствует образованию в организме ретинола (основного пигмента сетчатки - родопсина, и пигмента колбочек - йодопсина), что в свою очередь улучшает работу зрительного анализатора, запуская механизмы восприятия света. Кроме каротиноидов из группы природных полифенолов, в экстракте шафрана содержатся некоторые биофлавоноиды, которые способствуют укреплению стенок кровеносных сосудов и регуляции их проницаемости, снижают проницаемость гематопаренхиматозных барьеров, стимулируют процесс биосинтеза белка, ускоряют процессы регенерации [11,29; 5,41]. Таким образом, полученные в настоящем исследовании положительные сдвиги в показателях некоторых биохимических характеристик сетчатки, а также улучшение её функциональной активности при применении экстракта шафрана, помимо перечисленных механизмов, можно также объяснить опосредованным действием шафрана и его компонентов через проявление гемореологической активности и, как следствие, улучшения кровоснабжения сетчатки. В этом аспекте следует подчеркнуть, что на сегодняшний день клиническими экспериментами установлено положительное действие шафрана на гемодинамику глаз при местном применении [12,194; 42,143]. Таким образом, резюмируя вышеизложенное, можно заключить, что шафран оказывает нормализующее и стимулирующее действие на некоторые биохимические процессы в сетчатке. При этом, уменьшая выраженность оксидативного стресса, он способствует сохранению уровня различных типов тиолов, предотвращению подавления активности ферментов, нормализации метаболических процессов, что в свою очередь приводит к улучшению функционального состояния сетчатки.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.