Динамика изменения активности каталазы в структурах головного мозга крыс в результате перенесенной пренатальной гипоксии

Елчиева Нигяр Ягуб гызы,

кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории сравнительной и возрастной нейрохими Института физиологии им. А. И. Караева НАН Азербайджана.

Гипоксия плода – очень опасное состояние, которое может привести к тяжелым последствиям. Известно, что при гипоксии плода в первую очередь страдает головной мозг, получающий 20% от всего кислорода организма. На начальном этапе беременности гипоксия может вызвать замедление в развитии эмбриона или привести к анормальному развитию плода. Поздняя внутриутробная гипоксия способна вызвать такие нарушения в центральной нервной системе, как замедление созревания гематоэнцефалического барьера, нарушение строения и функционирования сосудов. Об этом свидетельствуют многочисленные исследования, проведенные в последние годы [1, 2, 3, 4, 11].

Данная статья посвящена анализу изменений в мозгу крыс, перенесших внутриутробную гипоксию. При развивающемся в результате гипоксии антиоксидантном стрессе особое значение приобретает изучение активности антиоксидантных ферментов [6].

Главное звено антиоксидантной системы составляет ряд ферментов, перехватывающих активные формы кислорода и разрушающих перекись водорода, а также гидроперекиси липидов. Одним из таких ферментов является каталаза [7]. Каталаза – гемосодержащий фермент, относится к классу оксидоредуктаз. Основная роль каталазы заключается в том, что она расщепляет токсичные для организма пероксиды водорода и высшие пероксиды на воду и кислород [8].

В связи с этим очевидна значимость изучения изменений в активности каталазы в условиях пренатальной гипоксии.

Материалы и методы

Эксперимент был поставлен в Институте Физиологии НАН Азербайджана. В качестве объекта для исследования были выбраны самки крыс линии Вистар шестимесячного возраста. С целью выведения из эксперимента больных и беременных животных, подопытные особи в течение трех недель содержались в изолированных клетках. Затем на двое суток к самкам подсаживали самцов для спаривания в соотношении 3:1. После констатации беременности по результату исследования влагалищного мазка, животных делили на опытную и контрольную группы. Самок опытной группы подвергали гипоксии в 9-15 дни беременности, соответствующие периоду органогенеза. Гипоксию проводили по методу Хватовой (1983) [9]. Для этого животных помещали в специальную герметически закрывающуюся камеру на 20 минут и подавали смесь газа, состоящую из 95% азота и 5% кислорода ежедневно в течение 7 дней. Контрольных крыс подвергали эксперименту при свободном поступлении кислорода воздуха в барокамеру.

Потомство крыс как контрольной так и опытной групп декапитировали при достижении возраста 17 дней, 1 и 3 месяцев. Декапитация проводилась в соответствии с принципами гуманного обращения с животными, изложенными в директиве Европейского сообщества.

Для взятия образцов, извлеченный на холоде мозг, промывали физиологическим раствором, разделяли на соответствующие структуры и идентифицировали. Субклеточное фракционирование ткани мозга осуществлялось путем дифференциального центрифугирования. Количество общего белка определяли по методу Бредфорд (1976) [10]. Активность каталазы (КФ 1.11 1.6) определяли по методу Королюк М.А.(1998) [5]. Каталазную активность выражали в мк/ моль/мин/мг белка. Статистический анализ полученных результатов проводили в программе Statistica. Достоверность различий оценивали с помощью непараметрического U-критерия Манна-Уитни.

Результаты и обсуждение

Исследование активности каталазы в мозгу крыс, подвергнутых внутриутробной гипоксии, показало, что этот показатель достоверно снижается у крыс всех возрастов. Анализ данных таблицы 1 показывает, что активность каталазы понижается как в ткани мозга так и в отдельных субфракциях. Наибольшее снижение у 17-дневных крыс наблюдается в ткани мозжечка- до 57%. В тканевых фракциях гипоталамуса, среднего и продолговатого мозга активность каталазы снижается на 20-24%.

Таблица 1.

Динамика изменения активности каталазы в структурах головного мозга 17-тидневных крыс в результате перенесенной пренатальной гипоксии (ME/ 1 мг белка/ 1 мин (М±m, n=5-6).

*p<0,001; **p<0, 01.

Схожая динамика наблюдается в митохондриальной и цитозольной фракциях. Наибольшее снижение в активности каталазы наблюдается в цитозольной фракции сенсомоторной коры- до 58%. В митохондриальной фракции всех изученных структур активность каталазы также достоверно снижается.

Данные, представленные в таблице №2 , свидетельствуют о том, что у одномесячных крысят, подвергнутых гипоксии в период органогенеза, активность каталазы во всех изученных структурах мозга также достоверно снижается. Сравнительно стабильны показатели активности в гипоталамусе, в среднем и продолговатом мозге. В субфракциях наибольшие изменения (53%) наблюдались в цитозольной фракции сенсомоторной коры головного мозга.

Таблица 2.

Динамика изменения активности каталазы в структурах головного мозга 1 месячных крыс в результате перенесенной пренатальной гипоксии (ME/ 1 мг белка/ 1 мин (М±m, n=5-6).

*p<0,001; **p<0, 01; ***p<0, 1.

В таблице №3 показаны результаты исследований, проведенные на 3-месячных крысятах. В этой возрастной группе наблюдается аналогичная динамика изменения активности каталазы. Наибольшее снижение активности каталазы отмечено в мозжечке и в корковых структурах 18-20%. По сравнению с этими структурами в гипоталамусе, среднем и продолговатом мозге изменения не столь значительны. В митохондриальной и цитозольной фракциях структур головного мозга показатели активности также достоверно снижаются.

Таблица 3.

Динамика изменения активности каталазы в структурах головного мозга 3 месячных крыс в результате перенесенной пренатальной гипоксии (ME/ 1 мг белка/ 1 мин (М±m, n=5-6).

*p>0,5; **p<0, 01; ***p<0, 1.

Сравнивая изменения в активности каталазы, можно сказать, что у 3-месячных крыс, подвергнутых внутриутробной гипоксии этот показатель более стабилен, чем у 17-дневных и у 1-месячных крыс. Наиболее чувствительным к воздействию гипоксии оказался мозжечок. Активность каталазы в мозжечке у 17-дневных и 1-месячных крыс снижается почти в 2 раза. У 3-месячных крыс изменения в активности составляют 20%.

Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что внутриутробная гипоксия оказывает серьезное влияние на активность каталазы мозга крыс. Филогенетически более молодые структуры головного мозга снабжены каталазой лучше и активность каталазы в этих структурах относительно стабильна. Можно сказать, что гипоксия оказывает сильное влияние на корковые структуры.

Анализ данных выявил, что у 3-месячных крысят по сравнению с 17-дневными и 1-месячными крысами показатели контроля и опыта не сильно различаются. Наименьшие изменения в активности каталазы наблюдаемые у крыс 3- месячного возраста, по-видимому, объясняются стабилизацией метаболизма и более интенсивно протекающим восстановлением каталазы.

Эти данные помогут выявить некоторые закономерности в изменении активности каталазы. На основании полученных данных можно предположить, что снижение активности каталазы является компенсаторным механизмом, направленным на обезвреживание липопероксидов.

Литература

1.                  Акннина 3.Ф. Отдаленные последствия перинатального поражения центральной нервной системы у детей: канд. мед, наук / 3, Ф. Акиннна. Барнаул, 2004. - 125 с.

2.                  Барашнев, Ю. И, Гипоксическая энцефалопатия: Гипотезы патогенеза церебральных расстройств и поиск методов лекарственной тсрапин / Ю. И. Барашнев // Росс. Вести. Перикатологин и педиатрии. 2002, - № 1, - С- 6-13.

3.                  Бурмистрова, Т. И- Роль асфиксии в перинатальной смертности / Т. И, Бурмистрова, Ё. А. Актаннна // Материалы IV Российского форума «Мать и дитя» 21-25 октября 2002 г.: тез, докл. М., 2002, -Ч1.-С, 495-496.

4.                  Иванова, Н. А- Хроническая внутриутробная гипоксия плода и перинатальное поражение ЦНС у новорожденных / П. А. Иванова И Материалы VII Российского форума «Мать и дитя», Москва, 11-14 октября 2005 г.: тез. докл. -М. 2005.-С 569-570,

5.                  Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарева В.Е. Метод определения активности каталазы // Лаб. дело.-1988. -№1. -с. 16-19

6.                  Меныцикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А., Круговых Н.Ф., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты,— М.: Слово, 2006 556 с.

7.                  Мирошнеченко О.С. Биогенез, физиологическая роль и свойства каталазы // Укр.биох.журнал — 1992 Т.8, №6.- С. 3-25.

8.                  Сабанчиева Ж.Х. Определение активности каталазы эритроцитов – как показатель антиоксидантной защиты организма у больных вич-инфекцией // Успехи современного естествознания. – 2004. – № 8 – С. 69-69.

9.                  Хватова E.Н, Сидоркина А.И., Миронова Г.В., Билишина И.Н..(1983) Способ определения тяжести гипоксии мозговой ткани. // АССР, открытия № 20.

10.              Brodford M.M. Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantites of protein utilizing the principle of protein-dye binding//J. Anal. Biochem., 1976, v.72, p.248-254.

11.              Ferriero, D. M, Neonatal brain injury / D, M Ferriero // N. Engl. J. Med. -2004.-Vol, 351.-P. 1985-95.

Поступила в редакцию 16.04.2015 г.