Простые и сложные липиды в механизмах различной устойчивости организма к холоду

Застенская, Ирина Алексеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Простые и сложные липиды в механизмах различной устойчивости организма к холоду
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Простые и сложные липиды в механизмах различной устойчивости организма к холоду"

• МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ БССР

МИНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЗАСТЕНСКАЯ Ирина Алексеевна

УЖ 616-089.583.29:616-008.939 Л 55

ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ МЩИ В МЕХАНИЗМАХ РАЗЛИЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОРГАНИЗМ К ХОЛОДУ

03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Минск 1990

Работа выполнена в лаборатории биохимических методов исследования ЦНШ1 Минского ордена Трудового Красного Знамени государственного медицинского института.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Н.А.Юсипова

доктор медицинских наук, профессор А.И.Кубарко

доктор мэдицинских наук, профессор В.К.Кухта

доктор биологических наук, профессор А.А.Чиркин

Ведущая организация: Институт биологической и медицинской химии АМН СССР

Защита состоится " 27" 1990 г. в ча-

сов на заседании специализированного совета К 077.01.02 по присуждению ученой степени кандидата медицинских наук в-Минском ордена Трудового Красного Знамени государственном медицинском институте (220798 ГСП, пр-т Дзержинского, 83).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " фсД/иМ*, 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета при Минском государственном медицинском институте

кандидат медицинских наук, доцент Г.И.Реутская

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Температура, как известно, является одним из важнейших факторов внешней среды, влияющих на формирование адаптационных механизмов организма, эволюционно сложившихся и способствующих его выживанию в меняющихся экологических ситуациях (Крепе, 1981; Muhleizen. et al. , 1983; Hochachka ,

1986). До настоящего времени неизвестно, какие молекулярные процессы лежат в основе терморезистентности, в том числе - холо-довой. Знание биохимических механизмов холодоустойчивости и управление ими существенно расширяют возможности криобиологии и криомедицшы, что определяет большое научно-практическое значение и актуальность таких исследований.

Решение проблем холодовой устойчивости связано, по мнению большинства исследователей, главным образом с выяснением особенностей перестройки обмена и его регуляции в процессе общего охлаждения организма ( Fortet , 1981; Harnett et al. , 1985; Matz , 1986).

Согласно современным представлениям, повреждающие эффекты гипотермии вызваны расстройством нейрогормональной регуляции организма, а также глубоким нарушением физико-химических свойств клеточных мембран и в первую очередь - их липидного компонента (Алимова и др., 1984; Гурин, 1986; Тимофеев, 1986; Slnensky , 1974). Нарушение структуры и свойств гетерогенного липидного бислоя мембран, формирование трансмембранных дефектов составляют первичные звенья повреждения клетки при действии холода (Тимофеев, 1986; Белоус и др., 198?; Qulim ,1985). Температурные колебания влияют на упаковку жирнокислотиых цепей фосфолипидов, на лштд-белковые взаимодействия, вызывают фазовые переходы липидов, изменяя функции биологических мембран (Белоус, Бондаренко, 1982; Кубарко, 1984; Neidleman ,

1987). Исключительно велика роль липидов в поддержании температурного гомеостаза, особенно при охлаждении. Но информация, имеющаяся в литературе, не дает полного представления об особенностях метаболических превращений липидов организма теплокровных в динамике пптотертии, об их непосредственном участии в развитии компенсаторно-адаптивных и повреждавдих процессов.

Наконец, бесспорным является утверждение, что с модифика-

цией липвдного обмена сопряжены эволюционно выработанные адаптационные свойства организма (Крепе, 1981; Жегунов, 1986;Наге1 , 1986). Между тем, роль липидов в формировании естественной холо-довой резистентности гомойотермов практически не изучена, неизвестны метаболические, в том числе липидные, показатели феноти-пического разнообразия признака устойчивости к холоду. В проведенных ранее исследованиях не учитывались внутрипопуляционные колебания признака устойчивости организма к действию низких температур, что в значительной степени затрудняет анализ имеющейся информации.

В связи с изложенным целью настоящей работы явилось выяснение особенностей метаболизма простых и сложных липидов организма животных с разной холодостойкостью, направленное на раскрыто механизмов формирования естественной холодовой резистентности, выявление фенотипических различий по этому признаку и на изыскание эффективных средств повышения устойчивости к глубокому охлаждению.

Для достижения намеченной цели были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Выработать временные и температурные критерии скорости охлаждения организма для разделения экспериментальных животных на наиболее устойчивых ("терморезистентных" - ТР) и наименее устойчивых ("термолабильных" - ТЛ) к холоду.

2. Изучить количественный состав липидов в основных термогенных тканях (НЕТ, скелетная мышца), а также в головном мозге, печени, миокарде и сыворотке крови ТЛ и ТР крыс в динамике общего охлаждения организма.

3. Исследовать особенности бгосинтеза индивидуальных фракций липидов в печени ТЛ-и ТР животных.

4. Ддя выяснения метаболических критериев холодостойкости провести сравнительную оценку количественных превращений липидов, а также показателей свертывающей системы крови в организме крыс, различающихся устойчивостью к холоду, в термонейтральных условиях без дополнительного вмешательства и в ответ на введение адреналина.

б. На основе сравнительного анализа особенностей метаболизма липидов у различных по устойчивости к действию холода животных разработать способ повышения их резистентности к охлаждении

Научная новизна. Впервые раскрыты особенности метаболизма липидов важнейших органов и тканей в динамике общей гипотермии в зависимости от степени холодостойкости животных. Выяснено,что механизмы гипотермии у крыс, менее устойчивых к холоду, сопряжены с дефицитом энергетических субстратов липидной природы (НЭЖК, АГ) в рядо тканей на определенных стадиях охлаждения при отсутствии изменений количества Л1* в БКТ с усиленным распадом последних в скелетной мышце и миокарде при существенном снижении температуры тела; вовлечением липидных компонентов мембран миокарда, скелетной мышцы и Б1Т в начальную реакцию на действие низкой температуры, а печени и головного мозга - при длительном влшпгаи холода. Формирование же естественной холодовсй резистентности сочетается с достаточным обеспечением жпзненноваж-шх органов и тканей НЭЖ на всем протяжении охлаждения за счет гидролиза АГ БЕТ, созданием в печени "депо" холестерина в виде его эфиров, накоплением ФК в печени, головном мозге и миокарде при незначительном снижении температуры тола, повышением содержания ОХ в печени и понижением количества цереброзидов и холестерина в головном мозге при длительном действии холода. Отмечена относительная стабильность мембранного состава термогешшх тканой у более устойчивых к холоду крыс в начале охлаждения.

Новыми являются данные об особенностях биосинтеза липидов в печени в зависимости от устойчивости животных к холоду, согласно которым процессы синтеза ФХ, холестерина и его эфиров гораздо активноо протекают у более холодостойких особей.

Впервые в термоиейтральных условиях найдены липидные критерии фенотипического различия крю по признаку их устойчивости к холоду. Животные с разной холодостойкостью отличаются по содержанию холестерина в головном мозге. Установлена возможность выявления фенотипических различий животных по признаку терморезистентности с помощью введения липолитического агента -адреналина. Наиболее информативными показателями в этом случае служат динамика содержания АГ и ФИ в печени, НЭЖ и ФИ в сыворотке крови, а также динамика скорости свертывания крови до и после введения адреналина.

На основе выявленных закономерностей намечены перспективы разработок способов повышения резистентности теплокровных животных к действию холода. Впервые показана возможность повысить устойчивость крыс к охлаждению при введении ФХ и холесте-

рина в составе липосом в комплексе с оС -токоферолом.

Практическая значимость работа. Предложен оригинальный методический подход, позволяющий учитывать внутрипопуляционныа колебания признака холодовой терморезистентности и на основе временных и температурных критериев гипотермии разделять экспериментальных животных на условно "термолабилышх" и "терморезистентных". Метод отбора животных может быть-рекомендован для широкого применения в научно-исследовательской работе по проблемам гипогсршш.

Обнаруженная зависимость характера термогенных сдвигов метаболических превращений липидов от холодостойкости животных определяет практические возможности направленной коррекции обмена с цель'о повышения резистентности животных к холоду. На основе полученных данных об участии ряда липидов в механизмах естественной холодовой резистентности разработан способ повышения устойчивости крыс к охлаждению.

Выявление фенотипических различий метаболизма теплокровных животных по признаку холодостойкости открывает перспективы разработок способов оценки индивидуальной холодовой чувствительное ти организма. Одним из таких подходов может быть использование метода функциональных нагрузок на липидный обмен организма ли-политическим агентом. В эксперименте в качестве показателя холо доустойчивости можно использовать динамику содержания ФИ в сыво ротке крови и скорости свертывания■крови до и поело введения адреналина.

Результаты диссертации используются в учебном процессе на кафедре нормальной физиологии, в научно-исследовательской работе в лаборатории биохимических методов исследования ШИЛ и на кафедре микробиологии МШИ (акт внедрения от 15 января 1990 г.)

Положения, выносимые на защиту:

- выявленные органоспецифичные изменения метаболизма липидов при охлаждении, их зависимость от глубины гипотермии и устойчивости животных к холоду;

- обнаруженные особенности метаболических превращений липидов теплокровного организма в термонейтральных условиях, сопряженные с высокой устойчивостью к действию холода и отражаю-сдаа фенстгаические различия животных по этому признаку;

- установленная возможность повышения устойчивости к охлаждению посредством направленной коррекции содержания липидов путем введения ФХ и холестерина в комплексе с оС-токоферолом.

Апробация диссертации. Материалы диссертации доложены на 17 Всесоюзном съезде патофизиологов (Кишинев, 1989), Ш Республиканской конференции молодых ученых и специалистов Белоруссии (Гродно, 1989), заседании проблемной комиссии "Нейрогуморалъные и иммунологические механизм! регуляции резистентности организма к действию химических и физических факторов", производственном совещании лаборатории биохимических методов исследования ЦНШГ и методическом совете ЦНИЛ ЮЛИ (Минск, 1989), заседании секции "Биохимия человека и животных" Белорусского биохимического общества (Минск, 1990).

По материала!,1 диссертации опубликовано 5 научных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 194 страницах машинописи, содержит 28 рисунков и 34 таблицы; состоит из введения, обоснования выбора те™ (I глава), описания материалов и методов исследования (2 глава), изложении собственных результатов исследования (3-7 главы), их обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы, включающего 190 источников (94 отечественных и 96 иностранных), приложения (50 стр.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Опыты выполнены на 590 беспородных белых крысах-самцах массой 200-220 г в основном в осенне-зимний период. Искусственную гипотермию вызывали наружным охлаждением кожных покровов (Вишневский и др., 1967), помещая животных в холодовую камеру при температуре +6+1°С и смачивая их каждые 10 мин в воде (температура воды - +6+Г°С). По времени действия охлаждающих факторов выделяли 4 стадии гипотермии. На каждой стадии экспериментальных животных разделяли на 2 группы: условно "термолабильные" и "терморезистентные" (табл. I). Критерием для такого разделения животных служила скорость снижения их рэктальной

Таблица I

Ректальная температура (°С) ТЛ и TP крыс в зависимости от времени охлаждения

Время охлакдения', |Температура ТЛ крыс, "[температура стадии гипотермии¡степень гипотермии

¡Температура ¡TP крыс j А

34,9+0,3 4,9

32,6+0,5 7,6

30,4+0,8 10,4

28,8+1,0 12,8

1 ч 20 мин (I) 30,0+0,01 (легкая)

2ч (П) 25,0+0,01 (умерен-

ная)

2 ч 30 мин (Ш) 20,0+0,01 (глубокая)

2 ч 40 мин (ГУ) 16,0+0,01 (экстремальная)

температуры в идентичных условиях охлаждения. На каждой стадия гипотермии в качестве контроля брали группу неохлаждавших-ся крыс.

В опытах по выявлению фенотипических особенностей крыс по признаку терморезистентности животных предварительно однократно охлаздали в течение I ч 20 мин и разделяли на ТЛ и ТР. Биохимические исследования проводили спустя 10-12 сут после содержания этих животных в условиях вивария - в течение времени, достаточного по литературным и собственным данным для полной нормализации у них литйшого обмена.

С той же целью использовали метод функциональной нагрузки адреналином. Крыс разделяли на TI и TP группы по описанной вше методике (охлаждение I ч 20 мин, "восстановление" 10-12 сут ). Адреналин вводили в/б в дозе 0,1 мг/кг за 5 мин до де-каиитации и I мг/кг за 15 мин (Кобылянский, 1983).

В гомогенатах печени, миокарда, головного мозга, БЖТ, скелетной мышцы (бедренной) и сыворотке крови определяли содержание общих липидов ( Folch-Pi et al. , 1957), АГ с использованием тест-наборов фирмы Lachema , НЗКК (Duncombe ,

I9S2), общего, свободного, остерифицированного холестерина по методу Либермана-Бурхарда, общих ФЛ и их индивидуальных фракций - ЛФХ, СМ , ФХ, ФС, ФЭ, КЛ, ФИ, ФК (Morrison, 1964). Выделение НЭЖК, разделение на фракции холестерина и ФЛ проводили методом восходящей одномерной тонкослойной хроматографии в соответствующих системах растворителей (Новицкая, 1972; Skip3ki et nl. , 1964).

В головном мозге исследовали также содержание гликолипи-дов. Ганглиозиды выделяли по методу Folch et al. (1951) в модификации Svennerholm (1956) с последующим определением их количества (wnxren , 1959; Aminoff , 1961). Выделение и количественную оценку цереброзидов осуществляли по методу Svermerholm (1956).

Скорость биосинтеза индивидуальных фракций липидов в печени изучали на П стадии гипотешии с использованием метода меченых атомов. Животных охлаждали 2 ч по принятой методике. За I ч до декапитации опытным и контрольным (интактные) крысам вводили ю/б 2-14С-ацетат натрия в дозе 60 мккюри на крысу в объеме 0,5 мл физиологического раствора. Радиоактивность липидных фракций после их хроматографияеского разделения измеряли на сциицилляциошюм счетчике фирмы Beckman . Показатели системы свортывания крови (время до начала свертывания и скорость свортывания в первую минуту) определяли методом электрокоагулографии.

В поисках средств повышения устойчивости к холоду животным за 3,5 - 4 ч до охлаждения вводили в/в липосо-мы, содержащие эквимолярные количества ФХ и холестерина (20 и 10 мг соответственно на I животное) в 0,5 мл физиологического раствора и в/м оС-токоферола ацетат в дозе 900 мг/кг.

Полученные результаты обработаны методами вариационной статистики (Рокицкий, 1973).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУВДШИЕ

Как свидетельствуют результаты исследований, развитие гипотермии у менее устойчивых к холоду гагоотных сопровождается

статистически достоверным уменьшением кошгчества НЭЗКК в печени н". 55$ и в миокарде на 47$ в начале охлаждения, в скелетной мышце на 26$ и в ЕЕГГ на 54$ - при значительном снижении температуры тела (рис. I). В сыворотке крови количество НЗЖК, наоборот, возрастает при умеренной и экстремальной гипотермии на 35 и 22$ соответственно, вероятно, за счет поступления этого субстрата из жировых тканей, а также вследствии недостаточной утилизации его клетками внутрешшх органов. Последнее предположение согласуется с мнением других авторов (Гурин, 1386) об уменьшении скорости поступления НЗШК в ткани при сшксешш температуры тела крыс ниже 25°С. Существенно, что по нашим данным при этом не наблюдается статистически значимых изменений количества АГ в ЕЖТ (рис. 2). Недостаток липолиза в БЖТ компенсируется распадом АГ других тканей; уменьшение количества последних обнаружено в скелетной мышце на 27$ (Р < 0,01) на П, а в миокарде - на Ш и 1У стадиях гипотермии на 35$ (Р < 0,02) и на 29$ (Р < 0,05) соответственно. Содержание АГ увеличивается на 35$ (Р < 0,01) в печени ТЛ животных при глубоком охлаждении, что в условиях значительного снижения температуры тела может привести к жировой дистрофии органа.

У более устойчивых к холоду животных в термогешшх тканях также обнаружено снижение количества НЗКК (рис. I). Но, в отличии от ТЛ, в жизненноважных органах у этих крыс не отмечено уменьшения содержания Н32К практически на всем протяжении охлаждения (за исключением миокарда на I стадии). Напротив, наблюдается накопление их в печени на П и в миокарде на ЗУ стадиях гипотермии. Уровень НЗКК в этих тканях превышает аналогичные показателп ТЛ группы практически на всех стадиях охлаждения. Потребности тканей в НЗКК при этом удовлетворяются за счет интенсивного гйдролиза АГ в БЕТ (рис. 2), а не собственных жировых "депо", поскольку содержание этой фракции но уменьшается, а, наоборот, увеличивается на 26$ (Р < 0,01) в печени на П и на 107$ (Р < 0,001) на 1У стадиях гипотермии, в скелетной же мышце - па 49$ (Р <0,05) на Ш стадии. Снижение содержания АГ отмечено в миокарде на 42$ (Р < 0,05) и сыворотке кро ви на 41$ (Р< 0,05) при длительном охлаждении (2 ч 40 мин ). Заметим, что при выраженном липолизе в БЖТ в сыворотке крови не обнаружено увеличения количества НЭНС (за исключением ТУ

печень

160> V

140 130 120 ион 100 90 80706050 40

а!

190^ 160^ 150 140 130-1 120 ИО-1 ТОО 90 80 70-] 60 50

миокард

сыворотка крови

скелетная

мышца * *

в &

ЕНТ

печень

"тармолабильные"

миокард +

Р-

1-:

¡22

сыворотка крови

скелетная

мызца

БЖТ

терморозистентлие"

Ра о. I. Динамика содержания НЭЖ в тканях крыо в процессе охлаждения (степень достоверности различий по сравнению с контролем: * - Р < 0,05; - Р<0,02; + - Р<0,01; ++ - Р<□,001; стадии гипотермии:

(НИ - I; ЧШ - п; М - Ш; [ГШ - ТУ).

стадии), что, на наш взгляд, является свидетельством сбалансированности процессов поступления НЭ2К в кровяное русло и утилизации их тканями. Таким образом, у ТР животных, в отличии от ТЛ, на всем протяжении охлаждения в жизненноважных органах поддерживается достаточно высокий уровень НЗКК за счет поступления их из специализированной жировой ткани - ШТ. Отметим, что такая способность присуща зимо спящим животным в период гибернации (йлгрбеков, Львова, 1985).

Анализ метаболических превращений холестерина в процесса гипотермии позволил предположить, что в основе регуляции его количества в тканях у ТЛ и ТР животных лежат разные механизмы. У ТЛ 1фыс отмечен рост уровня свободного холе стерта в сыворотке крови на I стадии ш 20$ (Р<0,01), обусловленный, скорее всего, поступлением его' в составе ЛПОНП из печени, содержание общего холестерина в которой в этих условиях увеличено на 12$ (Р < 0,02). Гиперхолестеринемия может привести к повышению уровня холестерина в других тканях. Действительно, на начальной стадии содержание свободного холестерина увеличено в миокарде на 16$ (Р < 0,01) и в скелетной мышце на 27$ (Р <0,01), а в БИ - общего холестерина на 15$ (Р < 0,02). Увеличение его концентрации в сыворотке крови могло быть и следствием поступления из тканей в составе .ЛПВП. Однако это предположение маловероятно, если принять во внимание тот факт, что синтез холестерина в тканях (кроме печени) ингибирован (Полякова, 1981), а снижения содержания его эфиров в этих условиях не обнаружено (в миокарде отмечено увеличение на 61$; Р< 0,05). Отличительной особенностью ТР животных является способность накапливать в печени холестерин в виде его эфиров без увеличения свободной фракции: повышение содержания общего холестерина на I стадии га 15$ (Р < 0,02) обусловлено ростом количества его эфиров на 61$ (Р < 0,05). Увеличение содержания свободного холестерина в миокарде, скелетной мышце на П стадии, а в БКТ - на ТУ у более холодостойких крыс связано, вероятно, с активацией холестеролэс-тсраз, так как рост его уровня в перечисленных тканях сопровождается снижением количества эстерифшщровагашх (Ьиры. Таким образом, можно предположить, что потребности тканей в холестерина на начальной стадии охлазденкя у ТЛ крыс обеспечиваются за счет поступления его из печени, а у ТР - за счет изменения ре-

гуляции его обмена непосредственно в самих тканях (внепеченоч-ннх).

Результата исследования фосфолшщдного спектра показали, что воздействие низкой температуры вызывает его перестройку во всех изучаемых органах и тканях у обеих опытных групп животных на определенных стадиях гипотермии. В печени ТЛ крыс снижено содержание ФХ (Р < 0,05) в результате угнетения процессов его биосинтеза (см. ниже) и ФС (Р < 0,01) на П стадии охлаждения. Изменения фосфолипидного состава миокарда носят фазный характер и выражаются в увеличении содержания ФХ и ФЭ на I и Щ стадиях, КЛ - на Ш и ЗУ, а также ЛФХ в 1,5 раза при глубоком охлаждении, что может при-эсти к ЛФХ-ивдуцированной аритмии ( Gif tin et ai., 1988). Количественная перестройка яшщдного спектра мозга, характеризующаяся повышением содержания ЛФХ (Р<0,01), ФХ (Р< 0,05), ФС (Р^ ,.01) и снижением КЛ (Р < <£ 0,01), выявлена лишь при глубокой гипотермии (Ш стадия). В термогенных тканях при легком охлаждении увеличено количество СМ и снижено КЛ, при длительном действии холода отмечено уменьшение уровня ЛФХ и СМ. Отличительной чертой модификаций фосфо-липидного спектра y TP крыс является увеличение количества ФК в печени в 1,5 раза, в головном мозге и миокарда в 1,8 раза на начальных стадиях охлаждения. Накопление ФК в качестве промежуточного продута обмена полифосфоинозитидов может отражать особенности вовлечения тканевых протеинкиназ в мохашзмы регуляции внутриклеточных ферментативных реакций (Berridge, 1987; Elton, 1988). Рост содержания ФК может быть направлен на обеспечение биосинтеза АГ и ФЛ при углублении гипотермии (Грибанов, 1975).

Изменения содержания индивидуальных фракций липидов в ходе гипотермии в ряде случаев сходны у крыс, отличающихся устойчивостью к холоду, и различия проявляются лишь количественно (содержание АГ и ФИ в печени, НЗяК и АГ в сыворотке крови и др.). В других случаях различия в изменении липидного спектра органов и тканей ТЛ и 1? животных проявляются не только в степени, но и в направленности количественных сдвигов на определенных стадиях охлаждения (ФК и HEEK и печени и миокарде, свободный холестерин в головном мозге и скелетной мышце). Динамика содержания

ФХ в печени и цереброзидов в головном мозге оказалась противоположной у животных с разной устойчивостью к холоду практически на всем протяжении действия низкой внесшей температуры (рис. 3).

Рис. 2. Динпишм содержания АГ в БГГ ТЛ (I) к ТР (2) крпс в процсссо гипотермии (1,Й,Ы,1У - стадии охлаэдешш; * -достоверные различия по сравнению с контролем).

Рис. 3. Динамика содержат«!

ОХ в почет! ТЛ (I) и ТР (2) крыс в процессе охлаудег.шя (I,Ц,Ш,ЗУ-стадии гипотермии; * -достоверные пазличпя мезду ТЛ и ТР группами).

Особенности метаболизма липидов головного мозга ТР крыс является вовлечение в реакцга на охлаждение, помимо ЛЛ, холестерина и цереброзидов: количество этих фракций ошгаэно на 12$ (Р < 0,01) и 10$ (Р •< 0,02) на П и Ш стадиях соответственно. Уменьшение уровня цереброзидов и холестерина в головном мозге обнаружено у гиборнаторов в период зимней спячки ( Оохагагш, 1975; вхакег, МовкагеШ, 1978) и у адаптированных к холоду пойкилотермов (Крепе, 1981). Это позволяот предположить, что у ТР животных в определенной степени цроявляются эволюциошш сложившиеся механизмы адаптащга к действию низких температур.

Результаты исследования скорости биосинтеза липидов в печени крыс, различающихся по устойчивости к холоду, представлены в таблице 2. По подученным данным у ТЛ животных на П стадии гипотермии снижена скорость синтеза ФХ, ФЭ, СМ и зфиров холестерина, У ТР обнаружено угнетешю синтеза СМ и ОЭ, но процессы биосинтеза ФХ, холестерина и его эфиров у более устойчивых к холоду 1фыс протекают достоверно активнее, чем у ТЛ.

Специальными исследованиями в термонейтральных условиях выявлены фенотипические особенности крыс по признаку устойчивости к холоду. Так, содержание свободного холестерина в головном мозге более устойчивых к холоду крыс (14,21+0,54 г/кг)

Таблица 2

Удельная радиоактивность липидных фракций на П стадии гипотермии

Показатели!Статпо-! !казате-! ТЛ (I) ТР (П) ¡Контроль (Ш)

!ли ! 1

ЛФХ

(имп/мкгР/ мин)

СМ

(имп/мкгР/ мин)

ФЭ ,

(имп/мкгР/

мин)

кл

(имл/мкгР/ мин)

ФИ

(имп/мкгР/ мин)

свободный холесте-

?имп/мг/мин)

эфиры холестерина (имп/мг/мин)

НЭЖК

(имп/мкэкв/ мин)

п 7

х+эг 15,97+3,68

п 6

4 ,96+0,44

Р1,Ш<0-02

п 7

Х+Эх 6,33+0,48 Р1>ш <0,001

п 7

Х+ЭД 9,20+0,41 Р1(Ш4 0,01

п 6

г+Ях 6,74+0,85 п 6

5с±Бх 174,94+27,93 п 6

Х+Эх 1091,23+120,28

п 6

Х+Бх 1373,91+151,42 РГ(Ш<0,05

п 7

Х+3£ 223,53+14,66

21,25+4,08 25,29+4,43

5,34+0,31 Рп§ш<0.05

8,44+0,63 Р1>п<0,02

8,94+0,33 РП1Ш<0,01

6,91+0,70 7

6,68+0,42

10,40+0,82

13,12+0,96 7

6,16+0,26 7

278,17+47,59 270,00+42,44

2013,16+307,10 1276,17+285,15 Р1,П<0-02

9 7

2851,43+322,11 2380,84+341,10 Р1>п<0.01

8 8 190,66т22,97 263,13+30,59

оказалось ниже, чем у ТЛ (16,16+0,71 г/кг; Р< 0,05).

Функциональная нагрузка адреналином, который применили с учетом отличий липолитических процессов у крыс с разной термо-розистентностью, позволила расширить спектр метаболических показателей фенотипического различия животных.'У ТЛ особей введение адреналина в дозе I мг/кг вызывает снижение содержагаш в печени ФИ (0,19+0,03 ммольР/кг) по сравнению с контролем (0,32+0,04; Р< 0,05), в то время как у ТР в аналогичных условиях обнаружено уменьшение количества АГ (с 5,71+0,48 до 2,93± +0,26 мколь/кг; Р< 0,001). В сыворотке крови менее устойчивых к холоду особен под влиянием адреналина снижается содержание ФИ (Р < 0,05), прирост же количества НЗКК обнаружен у обоих опытных групп крыс (уТЛв2,2раза, уТРвЗ.5 раза). Фушсцп-оналышя нагрузка адреналином выявила такие различия между ТЛ и ТР животными по динамике показателя скорости свсртнвашгя крови в первую минуту. Установлено, что при введении адреналина в дозе I мг/кг скорость свертывания крови у ТЛ крыс увеличивается (с 2,75 + 0,67 усл.ед. до 3,67 + 0,45), тогда как у IT, наоборот, уменьшается (с 2,68+0,39 уил.ед. до 2,10 ± 0,44). Итак, после введения адреналина различия медтгу ТЛ и ТР крысами обнаружены в лечонп по содержанию АГ (Р ¿ 0,001), ФИ (Р < 0,05), в кровяном русло - по содорнашго НЭЕК (Р < 0,05) и йЛ (Р < 0,05), а такке по скорости свертывания крови в первую минуту (Р < <0,05).

С учетом выявленных особенностей обмона липпдов у ТР крыс по сравнению с ТЛ (таких, в частности, как повшяешое содержание ФХ и высокая скорость синтеза ФХ и хслестерипа л печени) была предпринята попытка направленной коррекции метаболизма для повышения устойчивости животных к охлаждению. С этой целью были использованы липосомы, содержащие эквшолярныо количества ФХ и холестерина, поскольку известно, что именно при таком соотношении компонентов достигается наибольшая стабильность лппосом ln vivo (Kixby et al., 1980), а также создаются оптимальные условия для взаимодействия их с клеточными мембранами (Марголис, 1987). Липосомы при внутривенном введении пвпадают в основном в клетки печени (Ponte, 1983; Rui-qun, 1988). Выживаемость животных после экстремального охлаждешш до 14°С составила в контроле - 41,7$, при введении ос-токоферола -

- 50$, при введении липосом в комплексе с оС -токоферолом -77,2%. Таким образом, в последнем случае удалось на 2Ъ% повысить устойчивость животных к охлаждению, что является дополнительным доказательством роли липидов в механизмах, определяодих холодовую резистентность организма.

ВЫВОДИ

1. Вызванные действием холода изменения мзтаболизма липидов организма крыс носят как системный, так и органоспецифэт-ный характер, отличаются своеобразием динамики индивидуальных фракций в ходе гипотермии и зависят от устойчивости животных

к холоду.

2. Развитие гипотермии у крыс >.,енее устойчивых к действию холода, по сравнению с интак.. ..., контролем характеризуется:

- уменьшением содержания неэотерифицированннх жирных кислот в печени и миокарде при легкой, в миокарде и бурой жировой • ткани - при умеренной, в бурой жировой ткани и скелетных мышцах - при глубокой гипотермии;

- уменьшением содержания общих липидов в бурой жировой ткани без существенных колебаний уровня ацилглицеролов; усиленным распадом последних в скелетных мышцах при умеренной гипотермии, но накоплением их в печени при глубоком охлаждении;

- увеличением количества свободного холестерина в миокарде, скелетных мышцах и сыворотке крови при легкой гипотермии, в бурой жировой ткани и миокарде - при длительном действии холода ;

- изменениями фоофолигщдного спектра, строго специфичными для определешшх органов и тканей в зависимости от степени охлвдцения (снижегаю количества йосфатидилхолипа и фосфатидил-серина в печени при умеренной, накопление их в мозге при глубокой гипотермии; двухфазная динамита фосфатидилхолина к фосфа-тидил этанеламтша в миокарде с накоплошюм при легкой и глубокой гипотермии; увеличение в основных тсрмсгенш-к тгаж: - скелетная мышца, бурая жировая ткань - сшпнгомиелипа нэ начальной стадии при сопутствующем уменьшении уровня кардиолишша и снижение количестве сфингомлолша и лнзофосфгтидилхолина при длительном охтачдеки).

3. Одной из причин сдвигов метаболических превращений отдельных липидов печени менее устойчивых к холоду крыс в ходе гипотермии является угнетение их синтеза, установленное для фракций фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина, сфингомиели-на, а также эфиров холестерина.

4. Выявлены следующие особенности метаболизма липидов у крыс, более устойчивых к охлаждению:

а) по сравнению с интактным контролем:

- уменьшение содержания общих липидов в бурой жировой ткани, сопровождающееся снижением количества ацилглицеролов при отсутствии дефицита последних практически на всех стадиях гипотермии в других органах и тканях за исключештем миокарда и сыворотки крови при длительном действии холода;

- создание в печени "депо" холестерина в виде его эфиров в начале охлаждения; снижение содержания его свободной фракции в головном мозге при дальнейшем действии холода;

- накопление фосфатидннх кислот в печени и головном мозге на начальных стадиях гипотермии и фосфатидилинозита - при длительном охлаждении;

б) по сравнению с менее устойчивыми к холоду животными:

- накопление неэстерчфицированных жирных кислот в печени и миокарде на определенных стадиях охлаждения;

- увеличение количества фосфатидных кислот в миокарде в начале охлаждения;

- повышение уровня фосфатидилхолина в печени и понижение

- цереброзидов в головном мозге при длительном действии холода; противоположная направленность сдвигов этих показателей в ходе • гипотермии по сравне1шз с аналогичными величинами в группе менее холодостойких особей,-

5. Особенностью липогвнеза в печени более устойчивых к холоду крыс по сравнению с менее устойчивыми является высокая скорость синтеза фосфатидилхолина, холестерина, а также его эфиров.

6. В термонейтральных условиях обнаружены фенотиличеекке различия организма крыс с разной устойчивостью к холоду по содержанию холестерина в ткани головного мозга.

7. Функциональная нагрузка на липолитические механизмы адреналином увеличивает возможности выявления фототипических различий особей по признаку холодовой резистентности. При введении

адреналина в дозе I мг/кг различия обнаруживаются в ткани печени по содержанию ацилглицеролов и фосфатидилинозита, а также в сыворотке крови по содержанию неэстерифицированных жирных кислот и фосфатидилинозита,- Различия при нагрузке адреналином проявляются также в направленности изменений скорости свертывания крови в первую минуту до и после введения агента: у менее холодоустойчивых животных после введения адреналина она составляет 133$ от исходной, у более резистентных - 78$. Динамика скорости свертывания крови в первую минуту до и после введения адреналина может служить тестом для отбора животных по признаку холодоустойчивости.

8. Внутривенное введение эквимолярных количеств фосфатидил-холина (20 мг) и холестерина (10 мг) в составе липосом в комплексе с оС -токоферолом с целью коррекции содержания этих ли-пидов в организме на 35$ повышает : .ойчивость крыс к глубокому охлаждению; такой эффект не достигается при отдельном введении сС-токоферола.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОШЩАЩШ

1. Разработанный методический подход исследования механизмов терморезистентности:, предусматривакщий учет внутрипопулнци-ошшх колебаний признака устойчивости животных к холоду, может быть рекомендован для использова!п:я в научно-исследовательской практике по проблемам гипотерг.ми.

2. Рекомендуется с целью отбора животных по признаку холо-довой устойчивости использовать динамику показатели скорости свертывания крови до и после введения адреналина.

3. Б эксперименте для повышения холоцовой резистентности животных мочно использовать экзогенные ллпиды (фосфатвдилхолин и холестерин в составе липосом) в комплексе с оС -токоферолом,

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕ1ДК ДИССЕРТАЦИИ

I. Вллшшо охьаждешш на липпдннй спектр органов крыс. Сообщение I. Изменение количественного состава лштлдов печени и сывотютки крови в дтгампко острой общей гипотермии // Шнек, гоз.мод.ин-т. - ТЛгогск, 1989. - 16 с. - Дэп.в ВИНИТИ, 16.03.39, № Ш7-В89.

2. Влияние охлаждения на липидный спектр органов крнс. Сообщение 2. Изменение количественного состава липидов бурой жировой ткани в динашке острой общей гипотермии // Минск, гос. мед. ин-т. - Шнек, 1989. - II с. - Деп. в ВИНИТИ, 27.03.89,

й 1772-В89.

3. Роль липидов в механизмах гипотермии и естественной терморезистентности // Нарушение механизмов регуляции и их коррекция: Тез. докл. 1У Всесоюз. съезда патофизиологов, 3-6 окт. 1989, Кишинев. - М., 1989. - Т. 2. - С. 589.

4. Липидный обмен головного мозга в мехаш!змах гипотермии и естествешюй терморезистентности // Ыедикобиологические аспекты повреждения и компенсации: Тез. докл. Ш Респ. конф. молодых ученых неспециалистов Белоруссии. - Гродно, 1989. - С.

5. Метаболизм липидов миокарда у крыс в условиях гипотермии // Здравоохранение Белоруссии - 1989. -- & 12. - С. 28-31.

АГ - ацилглицеролы

Б1Т - бурая жировая ткань

КЛ - кардиолипин

ЛФХ - лизофосфатидилхолин

НЗЕК - неэстерифицированные жирные кислоты

СМ - сфингомлелин

ФИ - фосфатидилинозигил

ФК - фосфатидная кислота

ФЛ - фосфолипиды

ФС - фосфатидилсерин

ФХ - фосфатидилхолин