Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экспериментальное исследование влияния солей железа и меди на свободнорадикальное окисление и локальные механизмы регуляции метаболизма жировой ткани

ВАК РФ 03.01.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальное исследование влияния солей железа и меди на свободнорадикальное окисление и локальные механизмы регуляции метаболизма жировой ткани"

На правах рукописи

фс^

ТиньковАлексей Алексеевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ И ЛОКАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА ЖИРОВОЙ ТКАНИ

03.01.04 - Биохимия

Авторефераггдиссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Челябинск - 2014

Тиньков Алексей Алексеевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ И ЛОКАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА ЖИРОВОЙ ТКАНИ

03.01.04 - Биохимия

Автореферат диссертации на соисканяс ученой степенн кандидата медицинских наук

Челябинск - 2014

Работа выполнена на кафедре биологической химии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор медицинских наук, профессор Никоноров Александр Александрович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Львовская Елена Ивановна, доктор медицинских наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет физической культуры», кафедра биохимии, заведующий

Потеряевя Ольга Николаевна, доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра медицинской химии, профессор

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита состоится ишш 2014 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д20в. 117.(6 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, по адресу: 454092, г. Челябинск, ул. Воровского, 64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (454092, г. Челябинск, ул. Воровского, 64) и на сайте www.chelsma.ru

Автореферат разослан «Л/ » ¿шШ 2014 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор медицинских наук

Н. В. Тишевская

РОССИЙСКАЯ

' 1||,apct[!LHH/\:.] 1-й;.питI кл

su:-, 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности

Ожирение является основным фактором риска развития сердечнососудистых заболеваний, сахарного диабета 2 типа, ряда форм рака (Balistreri, С. R. The rôle of adipose tissue and adipokines in obesity-related inflammatory diseases / C. R. Balistreri, C. Caruso, G. Candore II Mediators Inflamm. 2010. - p. 802078). По данным ВОЗ, более 1 миллиарда человек в мире имеют избыточный вес. В 1997 году, очередной съезд ВОЗ определил ожирение как пандемию, захватывающую все страны мира (James, P. T. The worldwide obesity épidémie / P. T. James, R. Leach, E. Kalamara, M. Shayeghi // Obes. Res. - 2001. -Vol. 9 Suppl 4. - p. 228-233.). В России в среднем 30% лиц трудоспособного возраста имеют ожирение и 25% - избыточную массу тела (Бутрова, С. А. От эпидемии ожирения к эпидемии сахарного диабета / С. А. Бутрова // Consilium medicum. - 2003. - T. 5(9). - с. 524-528.).

В последнее время жировая ткань рассматривается как эндокринная ткань, секретирующая более 100 гормонов и медиаторов, многие из которых обладают системным действием. Наиболее важными гормонами жировой ткани являются лептин и адипонектин, а также цитокины TNFa, IL-6 и МСР-1 (Машу, E. Adipokine dysregulation, adipose tissue inflammation and metabolic syndrome. / E. Maury, S. M. Brichard // Mol. Cell. Endocrinol. - 2010. - Vol. 314(1). - p. 1-16.). Важно отметить, что нарушение гормональной регуляции метаболизма жировой ткани в настоящее время рассматривается как основа патогенеза ожирения. К подобным изменениям, согласно современным взглядам, может приводить активация свободно-радикального окисления (СРО) с последующей индукцией воспаления (Matsuzawa-Nagata, N. Increased oxidative stress précédés the onset of high-fat diet-induced insulin résistance and obesity / N. Matsuzawa-Nagata, T. Takamura, H. Ando, S. Nakamura, S. Kurita, H. Misu, T. Ota, M. Yokoyama, M. Honda, K. Miyamoto, S. Kaneko // Metabolism. - 2008. - Vol, 57(8). -p. 1071-1077).

В свою очередь железо и медь, обладая способностью к донорно-акцепторным электронным взаимодействиям, индуцируют СРО путем неполного восстановления молекулы кислорода с формированием активных форм кислорода (Меньшикова, Е. Б. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е. Б. Меньшикова, В. 3. Ланкин, Н. К. Зенков, И. А. Бондарь, Н. Ф. Круговых, В. А. Труфакин. - М.: Фирма «Слово», 2006. - 556 е.).

Учитывая высокую вероятность избыточного поступления в организм человека Fe и Си, как наиболее представительных металлов окружающей среды, закономерно возникает вопрос об их влиянии на СРО и локальные механизмы регуляции метаболизма в жировой ткани и, как следствие, развитие ожирения.

Цель исследования

Выявить наличие и механизмы адипогеиного действия солей железа и меди при их хроническом поступлении.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние сульфатов железа и меди на адипогенез в условиях различных моделей экспериментального ожирения;

2. Оценить интенсивность свободно-радикального окисления, как в целостном организме, так и в жировой ткани в частности, а также, его взаимосвязь с нарушением локальных механизмов регуляции адипогенеза;

3. Изучить изменение цитокинового и адипокинового профиля при хроническом поступлении солей железа и меди в условиях экспериментальных моделей ожирения;

4. Исследовать изменение содержания металлов, как в жировой ткани, так и в организме в целом, в условиях их экзогенного поступления при различных моделях экспериментального ожирения;

5. Оценить нарушение липидтранспортной системы при поступлении железа и меди в организм в условиях различных экспериментальных моделей ожирения

Методология и методы исследования

Для изучения влияния железа и меди на развитие ожирения использовались две экспериментальные модели: модель алиментарного ожирения с алиментарным поступлением солей металлов в организм, а также модель перинатального программирования ожирения путем воздействия исследуемого фактора на материнский организм с последующей регистрацией чувствительности потомства к развитию алиментарного ожирения во взрослом возрасте.

Критериями развития ожирения и характерных для него метаболических нарушений у экспериментальных животных являлись анатомо-физиологические параметры, цитометрические показатели адипоцитов, концентрация циркулирующих адипокинор и провоспалительных цитокинов, показатели инсулинорезистенгносги, интенсивность СРО в сыворотке и жировой ткани, а также состояние липидтранспортной системы сыворотки крови. Критерием поступления железа и меди в организм являлось определение их системного содержания (шерсть, сыворотка), а также уровня в жировой ткани.

Степень достоверности, апробация результатов, личное участие автора

Достоверность данных, полученных в ходе эксперимента, обоснованность выводов базируется на достаточном количестве наблюдений и использовании современных методов статистического анализа полученного материала с помощью программного пакета Statistika 10 for Windows, модуль ANO VA.

Основные материалы исследования представлены и обсуждены на совместном заседании проблемной комиссии по кардиологии ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» МЗ РФ и кафедры биологической химии. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях всероссийского и международного уровня: 1У-я Российская научно-практическая конференция «Здоровье человека в XXI веке» (Казань, 2012 г.); Российская научно-практическая конференция с международным участием «Актуальные вопросы медицинской биохимии и клинической лабораторной диагностики» (Казань, 2013 г.).

Личное участие автора в получении результатов заключается в проведении литературного поиска и обобщении полученных данных по профилю диссертационного исследования. Автором лично получены первичные данные, самостоятельно проведена статистическая обработка полученных результатов, сформулированы положения, выносимые на защиту, выводы, а также написан текст диссертации.

Планирование эксперимента проводилось совместно с научным руководителем, д.м.н., профессором Никоноровым А. А. (зав. кафедрой биологической химии ГБОУ ВПО ОрГМА Минздрава России). Содержание животных, находившихся в эксперименте по изучению влияния алиментарного поступления солей железа и меди на развитие ожирения, производилось совместно со студенткой VI курса лечебного факультета ГБОУ ВПО ОрГМА Минздрава России Рогачевой М. Н. Морфологический раздел работы выполнен совместно с д.м.н., профессором Поляковой В. С. (зав. кафедрой патологической анатомии ГБОУ ВПО ОрГМА Минздрава России) и д.м.н., профессором Желеэновым Л. М. (зав. кафедрой анатомии человека ГБОУ ВПО ОрГМА Минздрава России). Освоение методик и определение содержания металлов методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой производилось при консультативной помощи д.м.н., профессора Скального А. В. (директор Института Биоэлементологии ФГБОУ ВПО ОГУ). Иммуноферментный анализ циркулирующих адипокинов и цитокинов в сыворотке выполнен совместно с к.м.н. доцентом Поповой Е. В. (кафедра биологической химии; Проблемная научно-исследовательская лаборатория по изучению механизмов естественного иммунитета ГБОУ ВПО ОрГМА Минздрава России). Пробоподготовка образцов жировой ткани к анализу содержания маркеров СРО проводилась при консультативной помощи к.б.н., доцента Иванова В. В. (кафедра биохимии и молекулярной биологии; Лаборатория биологических моделей ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России).

Положения, выносимые на защиту

1. Сульфаты железа и меди при их хроническом поступлении с питьевой водой на фоне различных типов диет кумулируются в организме в целом и жировой ткани в частности, влияют на уровень адипокинов и провоспалительных цитокинов, показатели инсулинорезистенгности и липидгранспортной системы, индуцируют свободно-радикальное окисление и

липогенез, проявляющийся морфологическими изменениями жировой ткани и развитием ожирения.

2. Перинатальное поступление сульфата железа при содержании животных на различных типах диет в постнатальный период сопровождается формированием морфологических и биохимических признаков ожирения в виде гипертрофии адипоцитов, инфильтрации жировой ткани тучными клетками, е£ эндокринной дисфункции, инсулинорезистентности, активации процессов свободно-радикального окисления в сыворотке и жировой ткани, а также атерогенных изменений аполипопротеинового профиля крови.

Научная новизна

Впервые установлено, что сульфаты железа и меди способствуют активации процессов адипогенеза в различных моделях экспериментального ожирения. Выраженность проадипогенного эффекта металлов зависит от их кумуляции в организме в целом и в жировой ткани в частности. Показано, что железо обладает большей тропностью к жировой ткани, что может свидетельствовать о его локальном влиянии на физиологию жировой ткани. Впервые установлено, что содержание меди в жировой ткани остается стабильным вне зависимости от её поступления в организм.

Показано, что соли железа и меди стимулируют не только гипертрофические процессы в жировой ткани, но и формирование воспалительных изменений. Впервые обнаружено, что хроническое употребление солей переходных металлов способствует развитию гипоксических изменений в жировой ткани.

Показано, что поступление в организм солей меди и особенно железа потенцирует развитие гиперлептинемии и гипоадипонектинемии при экспериментальном ожирении, что позволяет говорить об их роли в развитии эндокринной дисфункции жировой ткани. Выявлено индуцирующее влияние металлов на изменение цитокинового профиля, характеризующееся увеличением концентрации провоспалительных цитокинов в ■ сыворотке крови, а также развитие инсулинорезистентности у экспериментальных животных.

Показано, что развитие эндокринной дисфункции жировой ткани в условиях поступления солей железа и меди сопровождается развитием как системного, так и локального окислительного стресса в жировой ткани. Развитие экспериментального ожирения под влиянием железа и меди сопровождается развитием метаболического синдрома, о чем свидетельствуют выявленные атерогенные изменениями липопротеинового и апопротеинового профиля, а также наличие инсулинорезистентности у животных.

Теоретическая и практическая значимость работы

Полученные результаты свидетельствуют о важной роли ионов железа и меди, как в физиологии жировой ткани, так и в патогенезе ожирения. Данные исследования могут быть использованы для модификации существующих экспериментальных моделей ожирения, что позволит в более короткие периоды

времени получить экспериментальное ожирение с отдельными элементами метаболического синдрома. Данные исследования также могут быть учтены при разработке новых терапевтических подходов к лечению ожирения и метаболического синдрома.

Внедрение результатов исследования в практику

Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры биологической химии ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Минздрава России, кафедры биологической химии ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России и кафедры биологической химии ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России.

Публикации

Соискатель имеет 15 опубликованных работ, из них по теме диссертации -11 научных работ, общим объемом 7,06 печатных листов, в том числе 6 статей в научных журналах и изданиях, включенных в перечень рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, 1 статью в зарубежном научном издании, 2 работы, опубликованные в материалах всероссийских и международных конференций и симпозиумов, 1 публикацию в электронном научном издании, а также монографию в соавторстве.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 131 странице машинописного текста, включает в себя введение, обзор литературы, описание материалов и методов исследования, главу с описанием результатов собственных исследований, выводов и списка литературы, содержащего 261 источник (18 работ отечественных и 243 работы зарубежных авторов). Диссертация иллюстрирована 33 таблицами, 3 рисунками и 3 микрофотографиями.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Исследования проведены на 108 крысах линии Wistar (S8 самок и 50 самцов), полученных из питомника "Столбовая" ГУ НЦБМТ РАМН, а также в условиях вивария (при исследовании перинатального программирования ожирения) в соответствии с «Правилами проведения работ и использования экспериментальных животных». Заключение Локального Этического Комитета на проведение экспериментов получено 26.09.2012 г (протокол заседания №68).

Опыты по изучению влияния железа и меди на развитие алиментарного ожирения

В ходе эксперимента по исследованию влияния употребления железа и меди с питьевой водой на интенсивность адипогенеза животные содержались на стандартной диете (СТД) в виде гранулированного корма с общей калорийностью 270 ккал/100 г (20% белков; 70% углеводов; 10% жиров от общего калоража) (ЗАО «Оренбургский комбикормовый завод») и высокожировой диете (ВЖД), основанной на добавлении свиного сала к СТД. Процентное содержание жиров в ВЖД ступенчато увеличивалось: I месяц эксперимента - 21,7% жиров, 17,4% белков и 60,9% углеводов в пересчете на ккал, II месяц эксперимента - 31,6%, 15,2% и 53,2% соответственно от общего калоража диеты, III месяца эксперимента - 40,1% жиров, 13,3% белков и 46,6% углеводов в пересчете на ккал. В качестве питьевой воды использовали бутилированную воду высшей категории с общей минерализацией <250 мг/л (ООО «Национальная водная компания», Оренбург). Для изучения влияния железа и меди на исследуемые параметры к питьевой воде добавлялись сульфаты железа и меди для получения растворов соответствующих концентраций. Животные I и V групп получали чистую питьевую воду на фоне СТД и ВЖД, являясь СТД- и ВЖД-контролем соответственно. Крысы II (Fe-СТД), III (Си-СТД) и IV (Fe/Си-СТД) групп получали на фоне СТД 3 мг/л сульфата железа, 4,88 мг/л сульфата меди, а также комбинацию сульфатов железа и меди в исследуемых концентрациях соответственно. В свою очередь, животные VI (Fe-ВЖД), VII (Cu-ВЖД) и VIII (Fe/Cu-ВЖД) групп получали вышеуказанные металлы в соответствующих дозах и комбинациях на фоне ВЖД. Животные имели неограниченный доступ к пище и питьевой воде с целью моделирования реальных условий, приближенных к естественным. Длительность эксперимента составила 3 месяца.

Используемые концентрации сульфатов железа и меди были рассчитаны на основе предельно допустимых концентраций (ПДК), действующих на территории Российской Федерации (ГН 2.1.5.1315-03), для исследуемых металлов в питьевой воде с превышением ПДК в 2 раза с целью создания условий избыточного их поступления в организм. При исследовании комбинированного влияния сульфатов железа и меди на изучаемые параметры в расчет принимался суммарный ПДК, используемый при одновременном поступлении двух и более веществ. Поскольку суммарный ПДК был равен 2,

используемая концентрация сульфатов железа и меди составляла по 1 ПДК, что позволило выявить эффект потенцирования исследуемых соединений.

Опыты по изучению влияния перинатального воздействия железа на восприимчивость потомства к ожирению во взрослом возрасте

Для исследования влияния перинатального воздействия железа (Репн) на изучаемые параметры у потомства (перинатальное программирование ожирения) было взято 10 крыс самок линии >№51аг в возрасте 3 месяцев с одинаковой массой тела. Самки были скрещены с самцами крыс соответствующей линии и возраста. На момент скрещивания и в последующем все самки содержались на СТД. После выявления признаков беременности самки были распределены по индивидуальным клеткам и разделены на 2 группы (п=5). Первая группа (I), являющаяся контрольной, в течение всей беременности и лактации получала питьевую воду с общей минерализацией <250мг/л, вторая группа (II) - получала с питьевой водой сульфат железа в концентрации 3 мг/л, начиная со 2 недели беременности вплоть до окончания лактации (общая длительность перинатального воздействия железа составила 3 недель). По окончании лактации (21 сутки после родов) потомство было взвешено и распределено по полу. В исследовании использовались особи мужского пола одинакового веса (всего 40 животных). 50% приплода мужского пола от самок 1 и II группы содержались на СТД (СТД-контроль и Репн-СТД, соответственно). Оставшиеся 50% приплода мужского пола содержались в постнатальном периоде на ВЖД, составляя ВЖД-контроль и Репн-ВЖД, соответственно. В ходе эксперимента все животные получали чистую питьевую воду. Длительность эксперимента животных составила 1 месяц. Таким образом, возраст животных на момент окончания эксперимента составил 2 месяца.

Морфометрические методы

По окончании экспериментов производилось измерение анатомо-физиологических параметров животных. Длина тела, а также масса тела использовались для расчета индекса массы тела. Определение окружности грудной клетки (ОГ) и окружности живота (ОЖ) использовалось для расчета соотношения ОЖ/ОГ. У самок производилось билатеральное выделение параметриальной и параовариальной жировой клетчатки (ПМЖТ), у самцов -эпидидимальной (ЭДЖТ), а также ретроперитонеальной жировой ткани (РПЖТ) с последующим расчетом индекса ожирения (ИО).

Гистологические методы

Морфологическое исследование жировой ткани включало окрашивание гематоксилином и эозином с последующей оценкой микрофотографий с помощью программного пакета 1та§е.) и расчетом цигометрических показателей адипоцита. Для выявления признаков гипоксии в жировой ткани определялось количество сосудов микроциркуляторного русла (МЦР) на удельную площадь. С целью выявления депозитов железа в жировой ткани, полученные срезы окрашивались феррицианидом по Перлсу.

Химические и биохимические методы анализа

Определение концентрации Fe, Си, V, Сг в шерсти и жировой ткани животных (мкг/г массы образца) производилось методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометрах Optima 2000 DV (Perkin-Elmer, США) и Elan 9000 (Perkin-Elmer, США).

Определение негемового железа в гомогенатах печени и жировой ткани (мкг/мг белка) осуществлялось спектрофотометрически (Rebouche, С. J. Microanalysis of non-heme iron in animal tissues / C, J. Rebouche, C. L. Wilcox, J. A. Widness // J. Biochem. Biophys. Methods. - 2004. - Vol. 58(3). - p. 239-51).

В сыворотке крови животных с использованием наборов реагентов фирмы Roche определялось содержание общего холестерола (ОХ), триацилглицеридов (ТАГ), холестерола липопротеинов низкой плотности (ХС-ЛПНП), липопротеинов высокой плотности (ХС-ЛПВП), глюкозы и сывороточного железа. Расчет концентрации холестерола липопротеинов очень низкой плотности (ХС-ЛПОНП) в сыворотке крови производился по формуле Фридвальда. Определение апопротеинов Ai и В (апоАь апоВ) осуществлялось иммунно-турбидиметрическим методом. Определение концентрации общих липидов осуществлялось спектрофотометрически.

Определение циркулирующего инсулина, ферритина, адипонектина, лептина, TNFa и IL-6 в сыворотке животных производилось методом иммуноферментного анализа (ИФА) в соответствии с инструкциями, предоставляемыми производителями наборов.

На основании данных о концентрации глюкозы и инсулина в сыворотке рассчитывался индекс инсулинорезистентности HOMA-IR. Концентрации циркулирующего лептина и адипонектина использовались для расчета соотношения адипонектин/лептин.

В полученном материале (сыворотка крови, гомогенат жировой ткани различной локализации) спектрофотометрически производилось определение маркеров СРО: ТБК-реагирующих соединений (ТБК-РС) (Ohkawa, Н. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction / H. Ohkawa, N. Ohishi, K. Yagi // Anal. Biochem. - 1979. - Vol. 95(2). - p. 351-358), карбонильных соединений (КС) (Levine, R. L. Determination of caibonyl content in oxidatively modified proteins / R. L. Levine, D. Garland, C. N. Oliver, A. Amici, I. Climent, A. G. Lenz, B. W. Ahn, S. Shaltiel, E. R. Stadtman // Methods Enzymol. -1990. - Vol. 186. — p. 464-478), продуктов альдольной конденсации (AK) (Medina-Navarro, R. Protein conjugated with aldehydes derived from lipid peroxidation as an independent parameter of the carbonyl stress in the kidney damage / R. Medina-Navarro, R. Nieto-Aguilar, C. Alvares-Aguilar // Lipids. Health. Dis. -2011. - Vol. 10. - p. 201), диеновых и триеновых коньюгатов (ДК и ТК) (Волчегорский, И. А. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма / И. А. Волчегорский, И. И. Долгушин, О. Л. Колесников, В. Э. Цейликман // Челябинск: Издательство Челябинского государственного педагогического университета, 2000. - 167 е.; Kim RS, LaBella FS (1987) Comparison of analytical methods for monitoring autoxidation

profiles of authentic lipids / R. S. Kim, F. S. LaBella // J Lipid Res. - 1987. - Vol. 28(9). - p. 1110-7.), а также общих тиоловых групп (T-SH) (Hu, M. L. Measurement of protein thiol groups and glutathione in plasma / M. L. Hu II Methods Enzymol. - 1994. - Vol. 233. - p. 380-385.). Все спектрофотометрические измерения проводились на спектрофотометре Apel PD - 303UV (Japan).

Статистическая обработка

Полученные данные представлены в виде средних значений и соответствующих им значений среднеквадратического отклонения (М±о). Выявление достоверных различий между 1руппами осуществлялось методом апостериорного сравнения с использованием критерия наименьшей значимости Фишера. Различия считались достоверными при критическом уровне значимости р < 0,05. Для верификации нормальности распределения данных использовался критерий Шапиро-Уилка. Статистическая обработка данных производилась с использованием программного обеспечения Statistika 10 for Windows.

Результаты и обсуждение

Влияние перорального поступления солей железа и меди на

морфологию жировой ткани, адипокиновый профиль, свободно-радикальное окисление и липидгранспортную систему при экспериментальном ожирении

Употребление с питьевой водой сульфатов железа и меди на фоне ВЖД, приводило к изменению анатомо-физиологических параметров животных (Таблица 1). В частности, поступление в организм животных, получающих ВЖД, сульфата железа, а также комбинации сульфатов железа и меди приводило к 25 и 44% повышению значений прироста массы тела по сравнению с ВЖД-контролем. Соответственно изменялось и соотношение ОЖ/ОГ.

Поступление с питьевой водой солей исследуемых металлов приводило к изменению содержания жировой ткани в организме животных. Так, в группе животных Fe-СТД наблюдалось увеличение массы параметрия на 12%. В то же время, значения массы параметрия у Fe-ВЖД и Fe/Cu-ВЖД животных характеризовались 33 и 26% увеличением по сравнению с ВЖД-контролем соответственно. Повышение ИО в группах Fe-СТД, Fe-ВЖД а также Fe/Cu-ВЖД составило 8,24 и 11% по сравнению с контрольной группой.

Употребление исследуемых солей металлов оказывало значительное влияние на размер адипоцитов. Так, в случае изолированного воздействия металлов (3 мг/л FeS04, 4,88 мг/л CuS04), а также их комбинации при СТД наблюдалось увеличение средней площади поперечного сечения адипощгга на 76, 23 и 89% по сравнению с СТД-контролем соответственно. При этом у животных Fe-ВЖД и Fe/Cu-ВЖД групп отмечалось увеличение размера адипоцитов на 21 и 108% относительно ВЖД-контроля соответственно.

При этом у животных, содержащихся на ВЖД, как сульфат железа, так и комбинация сульфатов железа и меди, индуцировали уменьшение удельной плотности сосудов МЦР на 42 и 45% соответственно.

Таблица 1 - Анатомо-физиологические показатели животных (п=6)

№ Группа Прирост веса, г ОЖ/ ог ПМЖТ, г ИО, % Площадь, мкм2 Уд. пл. МЦР

I СТД 71,15 1,13 7,58 2,57 1035,7 4,0

± 19,32 ±0,04 ■ ±2,64 ±0,83 ±687,0 ±0,5

II Ре- 71,22 1,14 8,48 < 2,78 1823,8 3,0

СТД ±7,01 ±0,04 ±2,02 ±0^3 ±1218,4* ±0,4

III Си- 61,36 1,17 7,64 2,56 1276,9 4,5

СТД ±18,14 ±0,05 ±3,68 ±1,04 ±871,8* ±0,2

IV Ре/Си- 75,96 1,21 7,65 2,59 1957,9 3,2

СТД ±18,23 ±0,03* ±1,49 ±0,37 ±1129,7* ±0,1

вжд 81,44 1,17 11,84 3,87 2771,5 3,5

V ±17,00 ±0,03 ±2,43* ±0,83* ±1872,2* ±0,7

VI Ре- 101,76 1,22 15,74± 4,81 3379,8 2,0

ВЖД ±2,36*1 ±0,08*1 4,97*1 ±1,35*1 ±2263,1*1 ±0,1*1

VII Си- 87,86 1,18 11,86 3,80 2700,0 4,2

ВЖД ± 15,76 ±0,06 ±2,31* ±0,62* ±1923,8* ±0,7

VIII Ре/Си- 116,98 1,20 14,88± 4,30 5783,3 1,9

ВЖД ±2,08*1' ±0,03*1 3,93*| ±1,11*1- ±2805,2*1 ±0,1*1

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) 1" Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Содержание железа в шерсти животных Ре-СТД и Ре/Си-СТД групп превышало СТД-контрольные значения на 31 и 8% соответственно (Таблица 2). У животных Ре-ВЖД группы отмечалось повышение содержания железа в шерсти на 37% по сравнению с ВЖД-конгролем, в то время как употребление комбинации Ре и Си не приводило к значительному изменению содержания железа. Изменение содержания меди в шерсти также характеризовалось признаками дозозависимости. В частности, у Си-СТД и Си-ВЖД животных отмечалось увеличение содержания данного металла в шерсти на 12 и 14% по сравнению с соответствующими контрольными значениями. Комбинированное поступление Ре и Си не приводило к достоверному изменению содержания меди в шерсти. Употребление солей железа и меди приводило к изменению содержания Сг и V в шерсти животных. Так, у животных Ре/Си-СТД группы отмечалось снижение содержания хрома и ванадия в шерсти на 32 и 50% соответственно по сравнению с СТД-контролем. Помимо этого, 20% уменьшение содержания ванадия было отмечено в Си-СТД группе животных.

Уровень железа и меди в жировой ткани не характеризовался дозозависимосгью от их экзогенного поступления. Так, увеличение содержания железа на 57 и 44% в образцах ЖТ наблюдалось в Си-СТД и Ре/Си-СТД группах животных. Животные Ре-ВЖД и Ре/Си-ВЖД групп характеризовались

увеличением содержания железа в жировой ткани на 49 и 66% соответственно по сравнению с ВЖД-контролем. В то же время, уровень меди в жировой ткани оставался относительно стабильным вне зависимости от группы животных.

Таблица 2 - Содержание металлов в тканях животных (мкг/г) (п=6)

№ Группа Ше эсть Жировая ткань

Ре Си Сг V Ре Си Сг V

1 СТД 20,04 ±0,69 13,32 ±1,52 0,37 ±0,14 0,10 ±0,02 6,35 ±1,18 0,12 ±0,02 1,30 ±0,22 0,33 ±0,06

2 Ре-СТД 26,18 ±6,16* 14,21 ±0,52 0,38 ±0,06 0,09 ±0,01 6,99 ±0,81 0,10 ±0,02 1,01 ±0,03* 0,26 ±0,01*

3 Си-СТД 22,66 ±4,11 14,88 ±0,73* 0,36 ±0,01 0,08 ±0,01* 9,97 ±3,77* 0,18 ±0,08 0,88 ±0,10* 0,18 ±0,03*

4 Ре/Си-СТД 21,57 ±0,75* 14,29 ±0,91 0,25 ±0,11* 0,05 ±0,01* 9,17 ±2,31* 0,14 ±0,02 0,71 ±0,14* 0,12 ±0,03*

5 ВЖД 20,24 ±3,05 13,18 ±0,69 0,35 ±0,03 0,09 ±0,01 5,27 ±1,52 0,11 ±0,03 1,01 ±0,06* 0,22 ±0,02*

6 Ре-ВЖД 27,64 ±2,631" 14,29 ±1,26 0,34 ±0,08 0,09 ±0,01 7,85 ±2,79* 0,10 ±0,04 0,78 ±0,18t 0,16 ±0,061"

7 Си-ВЖД 24,03 ±5,04 15,01 ±0,561" 0,26 ±0,06 0,06 ±0,01| 5,75 ±1,28 0,10 ±0,02 0,74 ±0,09| 0,14 ±0,021

8 Ре/Си-ВЖД 21,47 ±1,45 13,46 ±0,30 0,38 ±0,08 0,07 ±0,021- 8,77 ±2,1 П 0,12 ±0,07 0,54 ±0,271" 0,09 ±0,051-

*Д остоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) остоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Содержание Сг и V в ЖТ животных характеризовалось более выраженными изменениями по сравнению с таковым в шерсти. В частности у животных Ре-СТД, Си-СТД и Ре/Си-СТД групп наблюдалось достоверное снижение уровня хрома в жировой ткани на 22, 32 и 45% соответственно относительно СТД-контроля. Снижение содержания ванадия в жировой ткани животных данных групп составило 21,45, и 63% соответственно по сравнению с СТД-контролем. Содержание животных на высоко-жировом рационе сопровождалось усилением данных тенденций. При этом у Ре-ВЖД, Си-ВЖД и Ре/Си-ВЖД животных уровень хрома в ЖТ понижался на 23, 27 и 47% относительно ВЖД-контроля соответственно. В то же время снижение уровня V в жировой ткани животных данных групп составило 27, 36 и 59% соответственно.

Анализ адипокинового и цитокинового профиля сыворотки крови крыс (Таблица 3) позволил выявить увеличение концентрации лептина у животных Ре-СТД, Си-СТД и Ре/Си-СТД на 42, 22 и 47% относительно контрольных значений. В свою очередь, повышение циркулирующего лептина у Ре-ВЖД и Ре/Си-ВЖД крыс составило 45 и 56% соответственно относительно ВЖД-

контроля. При этом достоверное снижение концентрации адипонектина в сыворотке крови животных на 31% по сравнению с ВЖД-контролем отмечалось в группе Ре/Си-ВЖД крыс. Важно отметить снижение соотношения АУЛ в группах Ре/Си-СТД и Ре/Си-ВЖД на 58 и 61% относительно соответствующих контрольных показателей. При этом у животных Ре-СТД, Си-СТД и Ре/Си-СТД групп отмечалось значительное повышение уровня МСР-1 в сыворотке на 74, 60 и 104% по сравнению с СТД-контролем. При этом достоверное увеличение концентрации МСР-1 в сыворотке крови ВЖД-животных отмечалось лишь в группе Ре/Си-ВЖД и составило 27%.

Хроническое поступление исследуемых металлов сопровождалось увеличением уровня глюкозы в сыворотке крови, и было наиболее выражено в Си-ВЖД, а также Ре/Си-ВЖД группах. При этом употребление солей исследуемых металлов не приводило к достоверному изменению уровня инсулина в сыворотке. Тем не менее, как при содержании животных на СТД, так и на ВЖД, комбинация Ре804 и СиБО^ индуцировала повышение уровня инсулина на 14 и 17% соответственно. При этом повышение индекса НОМА-Ш у животных Ре/Си-СТД и Ре/Си-ВЖД групп составило 17 и 24% относительно соответствующих контрольных значений. Изменение НОМА-Ш у Ре-ВЖД крыс также сопровождалось достоверным увеличением на 27% по сравнению с ВЖД-контролем, что свидетельствует о развитии инсулинорезистентности.

Таблица 3 - Аднпокиновый и цитокиновый профиль сыворотки крови крыс и показатели инсулинорезистентности (п=6) ___

№ Группа Лептин, пг/ыл Адипонек-тин, нг/мл А/Л МСР-1, нг/мл Глюкоза, ммоль/п Инсулин, мкЕД/ыл НОМА -Ш.

I СТД 126,67 ±8,02 189,86 ±64,03 1,52 ±0,60 1,38 ±0,16 8,50 ±0,42 3,59 ±0,21 1.35 ±0,13

II Ре-СТД 180,43 ±31,16 350,35 ±20,58* 2,03 ±0,38 2,40 ±0,50* 8,57 ±1,11 2,74 ±0,46 1,04 ±0,31

III Си-СТД 154,73 ±12,95 185,38 ±56,00 1,18 ±0,25 2,21 ±0,28* 8,73 ±1,01 3,85 ±0,68 1,45 ±0,20

IV Ре/Си-СТД 185,88 ±37,20 116,63 ±18,14* 0,64 ±0,14* 2,81 ±0,80* 8,70 ±0,88 4,09 ±0,54 1,58 ±0,18*

V ВЖД 372,60 ±124,65* 127,15 ±5,99 0,41 ±0,11* 3,37 ±1,36* 8,84 ±0,48 3,53 ±0,34 1,38 ±0,11

VI Ре-ВЖД 539,00 ±172,39* 192,83 ±64,56 0,42 ±0,13* 3,29 ±0,94* 8,96 ±0,80 4,40 ±1,22 1,75 ±0,344

VII Си-ВЖД 355,40 ±47,53* 220,66 ±48,2 И 0,60 ±0,09* 1,80 ±0,35 9,77 ±0,25*+ 2,93 ±0,52 1,27 ±0,17

VIII Ре/Си-ВЖД 581,37 ±184,65*1 87,91 ±25,93* 0,16 ±0,064 4,29 ±130*+ 9,35 ±0,274 4,14 ±1,10 1,71 ±0,29*|

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) I Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Анализ результатов по влиянию сульфатов железа и меди на липидтранспортную систему (Таблица 4) не выявил значимых изменений

концентрации ОХ и ХС-ЛПВП в сыворотке крови животных. При этом у животных Ре-СТД и Ре/Си-СТД групп отмечалось увеличение концентрации ТАГ в сыворотке крови на 42 и 36% относительно контроля. Увеличение концентрации ТАГ у крыс Ре-ВЖД, Си-ВЖД и Ре/Си-ВЖД групп составило 22, 14 и 25% относительно ВЖД-контрольных значений соответственно. Наблюдаемое при этом повышение ХС-ЛПНП являлось достоверным только в группе Ре-СТД и составило 62% по сравнению с СТД-контрольной группой.

Повышение уровня АпоВ было более выражено у животных Ре/Си-ВЖД группы, превышая ВЖД-контрольные значения более чем в два раза. Важно отметить практически трехкратное снижение сывороточной концентрации апоА1 в результате употребления комбинации солей Ре и Си на фоне СТД. В то же время у Си-ВЖД и Ре/Си-ВЖД животных наблюдалось достоверное двукратное увеличение уровня апоА, в сыворотке по сравнению с контрольными ВЖД-значениями. При этом у животных Ре-СТД, Си-СТД и Ре/Си-СТД групп отмечалось снижение соотношения апоА|/апоВ на 61, 46 и 62% по сравнению с СТД-контролем. В то же время, поступление металлов в организм ВЖД-животных не сопровождалось достоверными изменениями соотношения апоА^апоВ по сравнению с ВЖД-контролем.

Таблица 4 - Аполипопротеиновый спектр сыворотки крови животных (п=6)___________

№ Группа ТАГ, ммоль/л ХС-ЛПВП, ммоль/л ХС-ЛПНП, ммоль/л АроВ, г/л АроА^ г/л АроА! /АроВ

I СТД 0,963 ±0,37 1,228 ±0,18 0,138 ±0,05 0,02 ±0,01 0,03 ±0,01 1,167 ±0,42

II Ре-СТД 1,366 ±0,16* 1,354 ±0,23 0,224 ±0,05* 0,03 ±0,01 0,01 ±0,01* 0,460 ±0,09*

III Си-СТД 0,912 ±0,10 1,232 ±0,38 0,203 ±0,02 0,03 ±0,01 0,01 ±0,01* 0,625 ±0,30*

IV Ре/Си-СТД 1,312 ±0,59 1,294 ±0,27 0,203 ±0,03 0,03 ±0,01 0,01 ±0,01* 0,440 ±0,34*

V ВЖД 1,207 ±0,34 1,273 ±0,13 0,158 ±0,04 0,02 ±0,01 0,01 ±0,01* 0,450 ±0,10*

VI Ре-ВЖД 1,470 ±0,25 1,312 ±0,21 0,180 ±0,04 0,03 ±0,01 0,01 ±0,01* 0,425 ±0,15*

VII Си-ВЖД 1,378 ±0,33 1,170 ±0,25 0,140 ±0,04 0,03 ±0,01 0,02 ±0,01*| 0,550 ±0,27*

VIII Ре/Си-ВЖД 1,510 ±0,47* 1,274 ±0,08 0,118 ±0,04 0,05 ±0,02*| 0,02 ±0,01| 0,400 ±0,12*

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05 | Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05 )

При оценке состояния СРО (Таблица 5) было выявлено повышение уровня ТБК-РС в сыворотке животных Ре-СТД, Сц-СТД и Ре/Си-СТД групп на 20, 30 и 20% соответственно по сравнению с СТД-контролем. Уровень ТБК-РС у Ре-ВЖД и Си-ВЖД животных характеризовался увеличением на 10 и 20% относительно ВЖД-контрольных значений. В то же время, достоверное повышение уровня ТБК-РС в сыворотке наблюдалось лишь у животных Ре/Си-ВЖД группы и составило 40% по сравнению с ВЖД-контролем. Уровень КС в сыворотке Ре-СТД, Си-СТД и Ре/Си-СТД животных характеризовался повышением на 28, 13 и 20% соответственно по сравнению с СТД-контролем. Статистически значимое увеличение концентрации КС у животных, находящихся на ВЖД, отмечалось лишь в группе Ре-ВЖД животных. Уровень продуктов АК в сыворотке животных Ре-СТД, Си-СТД и Ре/Си-СТД групп характеризовался 10, 20 и 15% повышением по сравнению с СТД-контрольными значениями. Стоит отметить, что изолированное воздействие сульфата меди при ВЖД приводило к достоверному увеличению концентрации продуктов АК в сыворотке на 19%. При этом уровень продуктов АК в сыворотке крови животных Ре-ВЖД и Ре/Си-ВЖД групп достоверно не изменялся. Содержание ТБК-РС в гомогенатах ПМЖТ у животных Ре-СТД, Си-СТД и Ре/Си-СТД групп характеризовалось повышением на 124, 51 и 76% относительно СТД-контроля соответственно. В случае ВЖД наблюдаемая тенденция полностью изменялась. Так, у животных Си-ВЖД и Ре/Си-ВЖД групп наблюдалось увеличение содержания ТБК-РС в образцах жировой ткани на 24 и 6% соответственно.

Таблица 5 — Маркеры свободно-радикального окисления в сыворотке

№ Группа Сыворотка ЖТ

ТБК-РС, нмоль/мг белка КС, мкмоль/мг белка АК, А/мг белка ТБК-РС, нмоль/мг белка

I стд 0,10±0,03 3,71±0,64 0,20±0,01 1,43±0,05

II Ре-СТД 0,12±0,04 4,75±0,50* 0,22±0,02* 3,14±0,28ф

III Си-СТД 0,13±0,05 4,21±0,35 0,24±0,1 2,17±0,50*

IV Ре/Си-СТД 0,12±0,03 4,45±0,57* 0,23±0,04* 2г52±0г11 * 2,00±0,20

V ВЖД 0Д0±0,03 4,28±0,87 0,21±0,06

VI Ре-ВЖД 0,11±0,03 4,53^,78'* 0,21±0,05 1,60±0,35

VII Си-ВЖД 0,12±0,02 4,26±0,76 0,25±0,02* 2,48±0,16*

VIII Ре/Си-ВЖД 0,14±0.02* 4,21±0,50 0,22±0,03 2,12±0,33*

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) + Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Таким образом, результаты показали, что хроническое пероральное постувпление сульфатов железа и меди в организм лабораторных животных

потенциирует адипогенный эффект высоко-жировой диеты. При сравнительном анализе проадипогенного эффекта исследуемых металлов, было установлено, что железо в большей степени, чем медь, способствует активации процессов адипогенеза. В связи с этим, для изучения роли железа в перинатальном программировании предрасположенности к ожирению, было исследовано морфо-функциональное состояние жировой ткани у потомства самок, получавших во время беременности и лактации сульфат железа в ранее установленной эффективной концентрации (3 мг/л с питьевой водой).

Влияние перинатального воздействия солей железа на интенсивность адипогенеза в организме экспериментальных животных при стандартной и

высоко-жировой диетах

Полученные результаты позволили установить, что употребление солей железа самками не приводило к достоверному изменению массы тела потомства при рождении и на момент окончания лактации.

Таблица 6 - Влияние перинатального воздействия сульфата железа на аиатомо-физиологические показатели животных (п=10)_

Параметр СТД вжд

Контроль Репн Контроль Рбш

Прирост, г 213,00±35,43 204,13±11,32 180,67±38,53 213,63±31,01 +

ОЖ/ОГ 1,14±0,04 1,17±0,07 1,14±0,04 1,15±0,03

ИМТ 0,57±0,05 0,55±0,05 0,51±0,03 0,61±0,Щ

ЭДЖТ, г 2,29±0,69 2,26±0,27 3,78±0,53* 4,44±1,08*Т

РПЖТ, г 1,33±0,41 1,36±0,18 3,09±0,59* 4,03±Д,33*|

ИО, % 1,32±0,25 1,32±0,22 2,94±0,23* 3,00±0,37*

Площадь адипоцита, мкм2 1425,53 ±781,72 1594,19 ±879,92 2432,34 ±1106,53* 2699,80 ±1338,27*

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) | Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Так же перинатальное воздействие железа в случае последующего содержания потомства на СТД не повлияло и на значения морфометрических параметров животных (Таблица 6). Напротив, у животных Репн-ВЖД группы наблюдалось как увеличение прироста массы тела, так и ИМТ на 18 и 20% соответственно по сравнению с ВЖД-контролем. У Репн-ВЖД крыс также отмечалось 17 и 30% увеличение массы ЭДЖТ и РПЖТ относительно ВЖД-контроля соответственно. Наряду с увеличением массы ЖТ перинатальное воздействие железа приводило к увеличению размера адилоцитов в группах Репн-СТД и Репн-ВЖД на 12 и 11%, относительно соответствующих контрольных значений.

Концентрация сывороточного железа (Таблица 7) у Репн-СТД и Репн-ВЖД животных достоверно превышала соответствующие контрольные

значения на 64 и 21%. Содержание негемового железа в печени крыс Репн-СТД и Репн-ВЖД групп превышало контрольный уровень на 15 и 48%. При этом увеличение уровня железа в ЭДЖТ Репн-СТД и Репн-ВЖД крыс составило 27 и 48% относительно соответствующих контрольных значений. Уровень ферритина в сыворотке крови Репн-СТД крыс превышал СТД-контрольные значения на 42%. В то же время, крысы Репн-ВЖД группы характеризовались незначительным повышением уровня ферритина на 3% относительно ВЖД-контроля.

Таблица 7 — Содержание железа в образцах биологического материала и ферритина в сыворотке крови животных (п=10)_

Параметр стд ВЖД

Контроль Рвпн Контроль Рвпн

Ре сыворотки, мкмоль/л 23,84±7,36 39,18±12,92* 23,93±7Д0 28,99±9,14

Ре печени, мкг/мг белка 0,38±0,12 0,44±0,08 0,29±0,07 0,43±0,091

Ре ЖТ, мкг/мг белка 1,72±0,33 2,19±0,49 1,22±0,30 1,81±0,31Т

Ферритин, нг/мл 87,60±8,80 124,75±11,68* 120,36±5,36* 123,55±17,42*

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) 1 Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Сывороточная концентрация адипонектина у животных Репн-СТД и Репн-ВЖД групп характеризовалась снижением на 15 и 6% относительно соответствующих контрольных групп. Уровень лептина у Репн-СТД животных также достоверно не отличался от СТД-контроля. В то же время, у животных Репн-ВЖД группы отмечалось практически двукратное увеличение концентрации лептина по сравнению с ВЖД-контролем. Изменение соотношения А/Л у Репн-СТД животных также не являлось достоверным. В то же время, у крыс группы Репн-ВЖД отмечалось двукратное снижение значения А/Л по сравнению с ВЖД-контролем.

Концентрация 1Ы> у РеШгСТД крыс превышала контрольные значения на 14%. В то же время, уровень данного цитокина у Репн-ВЖД животных достоверно превышал на 44% ВЖД-контрольные значения. При этом уровень ТЫРа у Репн-ВЖД животных на 66% превышал ВЖД-контрольные значения.

Достоверное увеличение концентрации глюкозы в сыворотке отмечалось в группе Репн-ВЖД животных, превышая на 12% ВЖД-контрольные значения. Уровень инсулина в сыворотке крови Репн-СТД животных достоверно не отличался от СТД-контрольных значений, хотя и отмечалось 26% увеличение данного показателя. При этом крысы Репн-ВЖД группы характеризовались повышением уровня инсулина в сыворотке на 30% по сравнению с ВЖД-

контрольной группой. Значения НОМА-Ж у Репн-СТД и Репн-ВЖД животных на 36 и 47% превышали соответствующие контрольные значения, свидетельствуя о развитии инсулинорезистентности (Таблица 8).

Таблица 8 - Влияние перинатального введения железа на адипокиновый и цнтокиновый профиль сыворотки и показатели инсулинорезистентности (п=10)_______

Параметр стд вжд

Контроль Репн Контроль Репн

Адипонектин, кг/мл 13,37±1,55 11,30±1,91 13,77±3,82 12,85±3,78

Легггин, нг/мл 91,88±11,46 68,39±10,86 239,30±74,%* 421,87±104,15П

А/Л 0,14±0,04 0,16±0,05 0,06±0,02* 0,03±0,01П

ТЫРа, пг/мл 0,03±0,01 0,03±0,01 0,03±0,01 0,05±0,02«Ч

1Ь-6, пг/мл 44,09±6,87 50,41±13,37 51,57±1,01* 74,53±9,45'Ч

Глюкоза, ммоль/л 10,52±0,81 11,26±1,30 11г32±1,15 12,70±2,22П

Инсулин, мМЕ/мл 3,48±1,09 4,41 ±0,66 3,79±0,81 4,96±0,6Щ

НОМА-Ж 1,62±0,52 2,20±0,57» 1,91±0,61 г.вО^вЗЧ

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) t Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Изменение концентрации ОЛ, ХС, ХС-ЛПВП и ХС-ЛПНП сыворотки крови под перинатального действия железа не являлось статистически значимым (Таблица 9). При этом у животных Репн-ВЖД группы отмечалось достоверное повышение уровня ТАГ в сыворотке на 38% по сравнению с ВЖД-контролем.

Таблица 9 - Влияние перинатального воздействия железа на

Параметр стд вжд

Контроль Репн Контроль Репн

ОЛ, г/л 3,74±0,71 3,97±0,99 4,02±1,03 4,14±1,12

ОХ, ммоль/л 1,78±0,35 1,95±0,46 1,98±0,37 1,80±0,40

ТАГ, ммоль/л 0,83±0,22 0,81±0,17 0,94±0,23 и0±0,27*|

ХС-ЛПВП, ммоль/л 1,54±0,28 1,57±0,27 1,61 ±0,27 1,47±0,25

ХС-ЛПНП, ммоль/л 0,43±0,12 0,51±0,16 0,37±0,04ф 0,26±0,08*

АпоАь г/л 0,02±0,00 0,02±0,00 0,01±0,00* 0,01±0,00*

АпоВ, г/л 0,03±0,01 0,03±0,01 0,02±0,00* 0,03±0,0ц-

АпоА^АпоВ 0,66±0,16 0,65±0Л 0,51±0,11 О.Зг^ДЮП

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) 1- Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Уровень апопротеинов, и особенно апоВ, был подвержен более выраженным изменениям. Так, у Репн-ВЖД животных наблюдалось

достоверное повышение уровня алоВ в сыворотке крови на 50% по сравнению с ВЖД-коктрольными значениями. Необходимо отметить, что апопротеиновый индекс АпоА|/АпоВ у данной группы животных также характеризовался снижением на 66% относительно ВЖД-контроля (Таблица 9).

Таблица 10 - Влияние перинатального введения железа на уровень маркеров окислительного стресса в жировой ткани животных (п=10)

Параметр стд ВЖД

Контроль Рецн Контроль Репн

Т-БН, ммоль/мг белка 0,24±0,09 0,14±0,04* 0,27±0,04 0,24±0,07

ТБК-РС, нмоль/мг белка 3,77±0,72 4,78±0,94* 1,42±0,43* 1,85±0,57*

КС, мкмоль/мг белка 4,97±1,40 5,22±1,89 3,54±1,80* 3,53±1,65*

ДК ГФ, нмоль/мг липидов 5,13±0,54 5,64±0,68 5,91 ±0,85* 5,85±0,53*

ТК ГФ, нмоль/мг липидов 0,32±0,09 0,28±0,06 0,09±0,03* 0,17±0,05*Г

ДК ИФ, нмоль/мг липидов 2,16±0,51 2,65±0,47 2,19±0,63 2,18±0,47

ТК ИФ, нмоль/мг липидов 0,25±0,03 0,24±0,08 0,13±0,04 0,22±0,08t

* Достоверность отличий относительно СТД-контроля (р<0,05) Достоверность отличий относительно ВЖД-контроля (р<0,05)

Концентрация общих тиоловых соединений и ТБК-РС в сыворотке крови экспериментальных животных различных групп существенно не отличалась. В то же время, уровень КС в сыворотке животных Репн-СТД группы (1,47±0,31 мкмоль/мг белка) на 27% превышал СТД-контрольные значения (1,16±0,18 мкмоль/мг белка). При этом уровень КС в сыворотке РеПН-ВЖД животных достоверно не отличался от ВЖД-котрольных значений.

Содержание Т-вН в ЭДЖТ Репн-СТД крыс снижалась на 41% относительно СТД-контроля (Таблица 10). В свою очередь, уровень Т-БН у крыс Репн-ВЖД группы достоверно не отличался от ВЖД- контроля. Несмотря на 26 и 30% повышение уровня ТБК-РС в ЭДЖТ Репн-СТД и Репн-ВЖД животных по сравнению с соответствующими контролями, данное увеличение не являлось достоверным.

Содержание ДК и ТК гептановой фазы гомогената ЭДЖТ животных Репн-СТД группы достоверно не отличалось от СТД-контроля (Таблица 10). При этом у Репн-ВЖД животных отмечалось практически двукратное увеличение уровня ТК в гептановой фазе ЭДЖТ относительно ВЖД-контроля. Концентрация ДК в изопропаноловой фазе ЖТ животных Репн-СТД группы превышала контрольные СТД-значения на 22%. Уровень ДК в изопропаноловой фазе ЭДЖТ Репн-ВЖД животных также не отличалась от ВЖД-контроля. Уровень ТК в изопропаноловой фазе гомогената ЭДЖТ у Репн-СТД животных достоверно не отличался от контроля. В то же время, у Репн-ВЖД крыс отмечалось увеличение концентрации ТК в изопропаноловой фазе ЖТ на 69% относительно ВЖД-контрольных значений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, результаты исследования показали, «гго поступление в организм экспериментальных животных солей железа и меди сопровождается активацией адипогенеза, проявляющееся увеличением значений морфометрических показателей животных, а также гипертрофией адипоцитов вне зависимости от периода поступления металлов (перинатальный, постнатальный). Развитие гипертрофии и воспаления жировой ткани сопровождается характерными изменениями уровня адипокинов и провоспалительных цитокинов в сыворотке, свидетельствующими о развитии эндокринной дисфункции жировой ткани. Употребление железа и меди также приводит к развитию инсулинорезистентности.

Нарушения аполипопротеинового профиля сыворотки крови лабораторных животных под влиянием исследуемых металлов могут свидетельствовать о начальных этапах атерогенеза.

Увеличение концентрации продуктов СРО в сыворотке крови животных, употребляющих с питьевой водой соли исследуемых металлов, свидетельствует о развитии системного окислительного стресса, характерного для ожирения. В то же время, наблюдаемая активация процессов СРО в жировой ткани под влиянием поступления в организм металлов свидетельствует в пользу значимой роли локального окислительного стресса в развитии эндокринной дисфункции.

Наблюдаемые изменения содержания железа и меди в шерсти животных свидетельствуют об их кумуляции в организме. При этом увеличение содержания железа в ЖТ свидетельствует, что данная ткань является мишенью для ионов железа. В свою очередь, относительное постоянство уровня меди в ЖТ указывает на то, что проадипогенное действие меди реализуется, по всей видимости, на более высоких уровнях регуляции энергетического гомеостаза.

Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что как железо, так и медь потенцируют адипогенный эффект ВЖД при их поступлении в организм. Также отмечено, что употребление исследуемых на фоне стандартного рациона, хотя и не приводило к развитию ожирения, сопровождалось инициацией ряда процессов, имеющих принципиальное значение для патогенеза ожирения.

ВЫВОДЫ

1. Хроническое поступление железа и меди, а также перинатальное поступление железа потенцируют адипогенный эффект высоко-жировой диеты.

2. Хроническое поступление сульфатов железа и меди вызывает системную активацию свободно-радикального окисления, а также развитие окислительного стресса в мировой ткани.

3. Сульфаты железа и меди, независимо от периода их поступления, индуцируют дисбаланс как цитокинового, так и адипокинового профиля.

4. Пероральное поступление солей железа и меди в организм приводит к их дозозависимой кумуляции, как в отношении содержания меди в шерсти, так и железа в шерсти и печени животных при различных рационах питания. В

жировой ткани избирательная кумуляция отмечается только в случае железа как при его перинатальном, так и посгнатапьном поступлении.

5. Соли железа и меди, независимо от периода их поступления, индуцируют развитие проатерогенных дислипопротеинемии.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Полученные экспериментальные данные позволили впервые установить роль солей железа и меди в развитии эндокринной дисфункции жировой ткани, сопровождающейся воспалительной реакцией и ведущей к избыточному адипогенезу. Выявлена роль солей меди и особенно железа в развитии инсулинорезистентности. Впервые установлено, что жировая ткань является одной из мишеней действия ионов железа. Данные исследования указывают на роль металл-индуцированного локального окислительного стресса как одного из основных патогенетических механизмов развития наблюдаемых нарушений. Полученные результаты свидетельствуют о важности контроля за состоянием обмена железа и меди в организме лиц, страдающих ожирением. Данные рекомендуются для апробации в клинической практике при проведении мероприятий, направленных на коррекцию ожирения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Тиньков, А. А. Пероксидное повреждение белков и липидов сыворотки крови индуцированное солями железа и меди питьевой воды / А. А. Тиньков, М. Н. Рогачева, А. А. Никоноров // Вестник ОГУ. - 2012. - Т. 142(6).-с. 191-194.

2. Тиньков, А. А. Влияние солей железа и меди на процессы свободно-радикального окисления в жировой ткани /А. А. Тиньков, М. Н. Рогачева, А. А. Никоноров //«Здоровье человека в XXI веке». 1У-я Российская научно-практическая конф.: Сборник научных статей. Казань. Изд-во КГМУ, 2012. -С. 764 - 768.

3. Тиньков А. А. Особенности кумуляции железа и меди в жировой ткани экспериментальных животных /А. А. Тиньков, А. А. Никоноров // Микроэлементы в медицине. - 2012. - Т. 13(4). - с. 38-41.

4. Тиньков, А. А. Состояние липидного обмена при избыточном хроническом поступлении солей железа и меди с питьевой водой / А. А. Тиньков, А. В. Скальный, А. А. Никоноров // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2012. - № 11. - с. 58-62.

5. Тиньков, А. А. Изменение основных морфомеггрических параметров крыс \№в1аг при хроническом пероральном введении солей двухвалентных металлов /А. А. Тиньков, А. А. Никоноров // Бюллетень Оренбургского научного центраУрО РАН,-2013.-№ 1.-е. 1-11.

6. Тиньков, А. А. Влияние перорального поступления солей железа и меди на инициацию адипогенеза и атерогенеза у крыс линии \Vistar /А. А. Тиньков, А. А. Никоноров // Вестник ОГУ. - 2013. - Т. 161(12). - с. 173178.

7. Тиньков, А. А. Влияние сульфата железа на эндокринную дисфункцию жировой ткани крыс линии Wistar / А. А. Тиньков, Е. В. Попова, А. А. Никоноров // Казанский медицинский журнал. - 2013. - № 5. - с. 760763.

8. Тиньков, А. А. Влияние солей железа на адипогенез при экспериментальном ожирении /А. А. Тиньков, Е. В. Попова, А. А. Никоноров //Российская НПК «Актуальные вопросы медицинской биохимии и клинической лабораторной диагностики»: Сборник научных статей. Казань, 23-26 сентября 2013/Под ред. Мустафина И.Г. - Казань: Изд-во «Отечество», 2013. - С. 172-175.

9. Тиньков, А. А. Влияние солей железа и меди на адипогенный эффект высокожировой диеты и содержание металлов в жировой ткани / А. А. Тиньков, А. А. Никоноров // Технологии живых систем. - 2013. - №9. -55-64.

10. Тиньков, А. А. Методический подход к изучению ожирения в эксперименте / Никоноров А. А., Тиньков А. А., Железное JI. М., Иванов В .В. // Оренбург: ОАО «ИПК» Южный Урал», 2013. - 240 с.

11. Tinkov, A. A. Perinatal low-dose iron treatment influences susceptibility to diet-induced adipogenesis in early-aged male Wistar rats / A. A. Tinkov, E. V. Popova, V. S. Polyakova, A. A. Nikonorov // Biometals. - 2014. - Vol. 27(2). -p. 293-303.

___СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ_

А/Л - Адилонектин/Лептин

АК - Альдольная конденсация апоА](В) - апопротеин А|(В) ВЖД - Высоко-жировая диета ГФ - Гептановая фаза ДК - Диеновые коньюгаты ЖТ - Жировая ткань ИМТ - Индекс массы тела ИО - Индекс ожирения ИФ - Изопропаноловая фаза КС - Карбонильные соединения МЦР - Микроциркуляторное русло ОГ - Окружность груди ОЖ - Окружность живота ОХ - Общий холестерол ПДК - Предельно допустимая концентрация

ПМЖТ - Параметриальная (околоматочная) жировая ткань РПЖТ - Ретроперитонеальная жировая ткань

СРО - Свободно-радикальное окисления

СТД - Стандартная диета

ТАГ - Триацилглицериды

ТБК-РС - Соединения, реагирующие с

тиобарбитуровой кислотой

ТК - Триеновые коньюгаты

ХС-ЛПВП - Холестерол липопротеинов

высокой плотности

ХС-ЛПНП - Холестерол липопротеинов низкой плотности

ХС-ЛПОНП - Холестерол липопротеинов очень низкой плотности ЭДЖТ - Эпидидимальная жировая ткань Репн - Перинатальное воздействие 3 мг/л сульфата железа

НОМА-Ж - Индекс инсулино-резистентности 1Ь-б - Интерлейкин 6 МСР-1 - Белок хемоаттрактант макрофагов-1

ТОТа - Фактор некроза опухолей а Т-БН - Общие тиолы

Тиньков Алексей Алексеевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ Н4 СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ И ЛОКАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА ЖИРОВОЙ ТКАНИ

03.01.04 - Биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Челябинск - 2014

Подписано в печать 23.10.2014 Тираж 100 экз. Заказ №7 Отпечатано в типографии ИП Костряцын С. Д. 460050, г. Оренбург, ул. Ноябрьская, 62 Тел.20-01-17

- 1 5 5 3 8

2014342046