Применение питьевой минеральной воды в сочетании с цинком и кремнием в условиях иммобилизационного стресса у крыс

В предыдущем нашем исследовании было показано, что сочетанное применение питьевой сульфатной минеральной воды (МВ) с микроэлементами (МЭ) — цинком и кремнием — более эффективно ограничивало развитие стрессогенных нарушений в семенниках крыс, чем действие только одной МВ [3]. Выявленный антистрессорный эффект обеспечивался на основе усиления клеточных и внутриклеточных регенеративных процессов и развивался в тесной взаимосвязи с другими органами и системами. Представляло интерес выяснить, в какой мере при действии указанных факторов происходит усиление метаболических антистрессорных реакций в органах эндокринной и иммунной систем, а также в печени, играющих важную роль в укреплении резистентности организма и его способности к адаптации при действии негативных факторов внешней среды. В связи с этим в настоящей работе проводилась оценка первично-профилактического действия питьевой сульфатной МВ в сочетании с МЭ — цинком и кремнием — на развитие антистрессорных сдвигов в печени, тимусе и гормональном спектре крови.

Эксперимент был проведен на 20 белых беспородных крысах-самцах массой 180—220 г. Животные содержались в обычных условиях вивария и в свободном доступе к воде и пище. До воздействия стресса крыс разделили на группы. В 1-й опытной группе животные получали питьевую сульфатную магниево-кальциевую МВ (концентрация сульфата 1,93 мг/л, минерализация 3,05 г/л) в сочетании с МЭ цинком и кремнием (18 процедур поения). После приема МВ крысы дополнительно (через 15—20 мин) получали водные растворы цинка и кремния, 1 мл которых соответственно содержал 0,11 мг цинка и 0,3 мг кремния. Во 2-й опытной группе (группа сравнения) крысы получали ту же питьевую сульфатную магниево-кальциевую МВ, что и в 1-й группе, но вместо раствора цинка и кремния применялась водопроводная вода. В 3-й группе (контроль) животные получали только водопроводную воду. 4-ю группу составляли интактные крысы, которые никаким воздействиям не подвергались. МВ и водопроводную воду вводили крысам внутрижелудочно 1 раз в день по 3 мл, водные растворы цинка и кремния — по 1 мл каждого через иглу с оливой на конце. На следующий день после окончания курсов поения крысы опытных и контрольной групп подвергались воздействию иммобилизационного стресса по методике Селье однократным привязыванием крыс в течение 6 ч в положении на спине [5]. Животных декапитировали через 1, 7 и 14 сут после действия стресса.

Для исследования антиокислительной активности (АОА) в печени использовали модельную систему в виде суспензии липопротеинов желтка куриного яйца [2]. Содержание белка определяли биуретовым методом [4], содержание нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) — двухволновым спектрофотометрическим методом в модификации [6]. В плазме крови радиоиммунологическим методом определяли кортизол, свободный Т₄ (фирма «ИБОХ», Беларусь), свободный Т₃ (фирма «Иммунотек», Чехия). Функциональную активность тимуса оценивали по его массе, числу ядер на единицу массы тимуса и активности генома тимоцитов. Ядра подсчитывали на фотоэлектрическом счетчике частиц Picoscale. Структурно-функциональное состояние хроматина исследовали с помощью красителя акридинового оранжевого фотометрически при 492 нм [1]. Для статистической обработки данных использовали метод Стьюдента.

Результаты исследования показали, что у животных контрольной группы развивались сдвиги, которые были характерны для действия стресса.

Через 1 сут они проявлялись, в частности, в повышении уровня кортизола (на 27,8%) и снижении свободного Т₃ (на 67,2%; р<0,05) в сыворотке крови, подавлении биосинтеза РНК (на 22,3%; р<0,05), белка (на 29%), выраженном ослаблении АОА в печени (на 38,9%), появлении признаков иммунодепрессии в виде снижения массы тимуса (на 37,3%; р<0,01). В дальнейшем (к 14-м суткам) наблюдалось постепенное восстановление нарушенных показателей, однако часть из них не достигала уровня у интактных животных.

Предварительное применение питьевой сульфатной МВ (монофактор) перед действием стресса вызывало в печени усиление АОА, которая через 1 сут после действия стресса возрастала в 1,5 раза (р<0,01), через 7 сут — на 69,9% по сравнению с таковой в контрольной группе, однако к 14-м суткам происходило ее снижение (рис. 1, а).

Рисунок 1. Изменение АОА (а) и содержания белка (б) в печени крыс при применении питьевой сульфатной МВ в сочетании с МЭ — цинком и кремнием — с последующим действием стресса. Здесь и на рис. 2 и 3: 1 — через 1 сут; 2 — через 7 сут; 3 — через 14 сут. Светлые столбики — стресс (контроль); серые столбики — питьевая сульфатная МВ (группа сравнения); темные столбики — питьевая сульфатная МВ+МЭ — цинк и кремний.

Эта адаптационно-защитная реакция, особенно выраженная в ранний период постстрессогенного действия (1 сут), свидетельствовала о повышении резервов антиокислительной системы. Кроме того, в печени отмечалось более высокое по сравнению с таковым в контрольной группе содержание общего белка: через 1 сут — на 32%, через 7 сут — на 11,9%, через 14 сут — на 30,3% (рис. 1, б). Биосинтез РНК и ДНК в начальные сроки оставался сниженным, но к 14-м суткам проявлялась тенденция к нормализации их содержания. Масса тимуса в первые два срока исследования снижалась в большей степени, чем в других группах (рис. 2, а),

Рисунок 2. Изменение массы тимуса крыс (а) и удельной активности генома тимоцитов (б) при применении питьевой сульфатной МВ в сочетании с МЭ — цинком и кремнием — с последующим действием стресса.

при этом происходило развитие компенсаторной внутриклеточной реакции в виде усиления удельной активности генома тимоцитов, особенно выраженной через 1 сут (рис. 2, б). Продолжали также сохраняться и даже усиливаться некоторые типичные стрессовые отклонения в гормональном спектре сыворотки крови. Так, содержание кортизола через 1 сут превышало уровень контроля на 84,7%, через 7 сут на 47,2% (рис. 3, а).

Рисунок 3. Изменение уровней кортизола (а) и свободного Т3 (б) в сыворотке крови крыс при применении питьевой сульфатной МВ в сочетании с МЭ — цинком и кремнием — с последующим действием стресса.

Однако при этом обнаруживалась тенденция к активации тиреоидной функции за счет повышения уровня свободного Т₃ (рис. 3, б), что можно расценить как приспособительную реакцию организма в этих условиях.

При сочетанном применении питьевой МВ с МЭ — цинком и кремнием — происходило более выраженное усиление некоторых антистрессорных реакций, чем при действии только одной МВ (группа сравнения). В печени это проявлялось в первую очередь со стороны АОА, которая была выше, чем при действии МВ и особенно по сравнению с контролем во все сроки исследования (см. рис. 1, а): через 1 сут — в 3,5 раза (р<0,01), через 7 сут — в 2 раза (р<0,01), через 14 сут — на 25,6%. Также во все сроки исследования усиливался биосинтез белка, особенно к концу эксперимента (см. рис. 1, б): на 14-е сутки его содержание возросло на 25,2% по сравнению с МВ и на 63,1% (р<0,01) по сравнению с контролем. Вместе с тем содержание РНК, как и при применении только МВ, оставалось сниженным. Усиление синтеза РНК наблюдалось лишь в конце эксперимента. Снижение массы тимуса происходило в меньшей степени, чем при действии МВ (см. рис. 2, а), т.е. обнаруживалась его большая устойчивость к действию стресса. Полная нормализация массы тимуса протекала быстрее, чем у животных других групп: к 14-м суткам масса тимуса была на 27,5% выше таковой в контроле и на 26,4% выше по сравнению с таковой в группе с действием МВ. Это происходило, в частности, за счет увеличения числа ядер тимоцитов на 1 г ткани (интактные животные — 61,3±3,88; контроль — 41,04 ±3,18; МВ — 43,6±2,67; МВ+МЭ — 59,5±4,25; р_k<0,01; р_MB<0,02). При этом удельная активность генома тимоцитов практически соответствовала уровню интактных животных, как и масса самого тимуса.

При анализе динамики гормональных сдвигов следует отметить главную особенность — наиболее раннее (к 7-м суткам) восстановление содержания кортизола в сыворотке крови по сравнению с таковым у животных других групп (см. рис. 3, а), что свидетельствовало о разрешении стрессовой ситуации у этих крыс. При этом содержание свободного Т₄ становилось наиболее высоким, а содержание свободного Т₃ — наиболее низким у всех групп животных, что может указывать на некоторое ослабление метаболической активности щитовидной железы в условиях компенсированного стресса. К 14-м суткам содержание свободного (наиболее активного) Т₃ становилось более высоким, чем при действии МВ и превышало уровень контроля на 24,5% (см. рис. 3, б).

Таким образом, предварительное применение питьевой сульфатной МВ в сочетании с МЭ — цинком и кремнием — более эффективно снижало степень развития негативных стрессорных реакций в организме, чем действие только одной МВ. Это происходило за счет усиления адаптивных возможностей организма и проявлялось в основном в более раннем восстановлении уровня кортизола в сыворотке крови, повышении резервов антиокислительной системы, усилении ряда биосинтетических процессов в печени и в более высокой устойчивости тимуса к действию иммобилизационного стресса. Полученные данные могут служить экспериментальным обоснованием для практического использования сочетанного применения МВ и МЭ — цинка и кремния — с целью профилактики стрессогенных нарушений.