Королев Ю.Н.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России

Брагина Е.Е.

Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»;
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Никулина Л.А.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России

Михайлик Л.В.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России

Особенности действия низкоинтенсивного электромагнитного излучения на раннем этапе развития экспериментального метаболического синдрома, индуцированного диетой с высоким содержанием углеводов и жиров

Авторы:

Королев Ю.Н., Брагина Е.Е., Никулина Л.А., Михайлик Л.В.

Подробнее об авторах

Просмотров: 1332

Загрузок: 27


Как цитировать:

Королев Ю.Н., Брагина Е.Е., Никулина Л.А., Михайлик Л.В. Особенности действия низкоинтенсивного электромагнитного излучения на раннем этапе развития экспериментального метаболического синдрома, индуцированного диетой с высоким содержанием углеводов и жиров. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2021;98(1):47‑52.
Korolev YuN, Bragina EE, Nikulina LA, Mikhailik LV. Action features of the of low-intensity electromagnetic radiation at an early stage of the experimental metabolic syndrome development induced by a diet high in carbohydrates and fats. Problems of Balneology, Physiotherapy and Exercise Therapy. 2021;98(1):47‑52. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/kurort20219801147

Рекомендуем статьи по данной теме:
Срав­ни­тель­ная оцен­ка эф­фек­тив­нос­ти со­еди­не­ния тка­ней при лос­кут­ной плас­ти­ке с при­ме­не­ни­ем ла­зе­ра. (Эк­спе­ри­мен­таль­ное ис­сле­до­ва­ние). Опе­ра­тив­ная хи­рур­гия и кли­ни­чес­кая ана­то­мия (Пи­ро­гов­ский на­уч­ный жур­нал). 2024;(2):5-11
Ста­тис­ти­чес­кий ана­лиз пре­дик­то­ров эф­фек­тив­нос­ти при­ме­не­ния ком­плексно­го фи­зи­оте­ра­пев­ти­чес­ко­го воз­действия у па­ци­ен­ток с ин­во­лю­тив­ны­ми из­ме­не­ни­ями ко­жи. Вос­ста­но­ви­тель­ные би­отех­но­ло­гии, про­фи­лак­ти­чес­кая, циф­ро­вая и пре­дик­тив­ная ме­ди­ци­на. 2024;(1):13-20
Но­ци­цеп­тив­ная чувстви­тель­ность и мас­са те­ла у крыс в ус­ло­ви­ях хро­ни­чес­ко­го неп­ред­ска­зу­емо­го стрес­са. Рос­сий­ский жур­нал бо­ли. 2024;(2):5-9
Мо­че­вая кис­ло­та сы­во­рот­ки кро­ви — ме­та­бо­ли­чес­кий мар­кер не­ал­ко­голь­ной жи­ро­вой бо­лез­ни пе­че­ни. До­ка­за­тель­ная гас­тро­эн­те­ро­ло­гия. 2024;(2):36-42
Оцен­ка сос­то­яния ор­га­нов и тка­ней рта у лиц с де­фек­та­ми зуб­ных ря­дов на фо­не ме­та­бо­ли­чес­ко­го син­дро­ма. Сто­ма­то­ло­гия. 2024;(3):31-38
Ас­со­ци­ации ста­ту­са ку­ре­ния с сос­та­вом жир­ных кис­лот плаз­мы кро­ви у муж­чин г. Но­во­си­бир­ска («ЭССЕ-РФ3» в Но­во­си­бир­ской об­лас­ти). Про­фи­лак­ти­чес­кая ме­ди­ци­на. 2024;(6):36-41
Пер­со­ни­фи­ци­ро­ван­ное при­ме­не­ние ле­чеб­ных фи­зи­чес­ких фак­то­ров у боль­ных с ме­та­бо­ли­чес­ким син­дро­мом. Вос­ста­но­ви­тель­ные би­отех­но­ло­гии, про­фи­лак­ти­чес­кая, циф­ро­вая и пре­дик­тив­ная ме­ди­ци­на. 2024;(2):5-11
Кож­ные из­ме­не­ния как воз­мож­ные кли­ни­чес­кие мар­ке­ры са­хар­но­го ди­абе­та и ме­та­бо­ли­чес­ко­го син­дро­ма. Про­фи­лак­ти­чес­кая ме­ди­ци­на. 2024;(7):101-107
Ког­ни­тив­ные на­ру­ше­ния и эмо­ци­ональ­ные расстройства и их кор­рек­ция у жен­щин в пе­ри­ме­но­па­узаль­ном пе­ри­оде. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(6):48-53
Осо­бен­нос­ти ве­ге­та­тив­ной ре­гу­ля­ции ва­ри­абель­нос­ти рит­ма сер­дца у мо­ло­дых лиц при про­фи­лак­ти­ке сер­деч­но-со­су­дис­той па­то­ло­гии. Про­фи­лак­ти­чес­кая ме­ди­ци­на. 2024;(8):76-81

Введение

Метаболический синдром представляет собой комплекс взаимосвязанных метаболических нарушений, приводящих к развитию абдоминального ожирения, гипергликемии, инсулинорезистентности, дислипидемии [1]. Для выявления и уточнения некоторых патогенетических механизмов метаболического синдрома, а также для разработки новых методов профилактики и лечения представляется важным провести моделирование метаболического синдрома с применением высококалорийной диеты. Наиболее адекватной для этих целей является комбинированная модель с высоким содержанием углеводов и жиров, которая способна более точно воспроизвести основные признаки и механизмы развития этого заболевания [2—4]. При этом представляет интерес развитие более ранних изменений в формировании метаболического синдрома, которые еще мало изучены, особенно с позиций развития защитно-адаптационных реакций. В качестве лечебно-профилактического средства перспективно использовать низкоинтенсивное электромагнитное излучение (ЭМИ) сверхвысокой частоты (СВЧ), способное оказывать стимулирующее влияние на защитно-адаптационные механизмы организма за счет развития антиоксидантного и мембраностабилизирующего эффектов [5, 6]. С учетом того, что развитие метаболического синдрома сопровождается изменениями активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, участвующей, в частности, в регуляции углеводного и жирового обменов [7], воздействие низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ целесообразно осуществлять на поясничную область в зоне проекции надпочечников. Предполагается, что этот фактор сможет оказать адаптогенное влияние на печень — центральный орган метаболизма с многочисленными и жизненно важными функциями.

Цель исследования — выявить особенности действия низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ на развитие адаптационных метаболических и ультраструктурных сдвигов в печени и крови крыс на раннем этапе развития метаболического синдрома.

Материал и методы

Работа выполнена на 40 нелинейных крысах-самцах массой 180—220 г. Все крысы были разделены в случайном порядке на 3 группы: в 1-й группе (опытная) крысы в течение 2 мес содержались на высококалорийной диете, которая состояла из насыщенных жиров и углеводов [8] (добавление 20% маргарина к стандартному корму и 20% раствора фруктозы в качестве питья), действие ЭМИ СВЧ начинали проводить на фоне развития метаболического синдрома на 47-е сутки от начала воспроизведения модели и заканчивали на 60-е сутки — в день ее окончания; во 2-й группе (контрольная) крысы также содержались на высококалорийной диете, но вместо действия ЭМИ СВЧ получали ложные процедуры без включения аппарата; в 3-й группе (интактная) животные получали стандартный корм и никаким воздействиям не подвергались.

Исследования проводили в соответствии с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (приложение к приказу Минздрава СССР от 12.08.97 №755 и требованиям Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (Страсбург, 1986). Все животные содержались в стандартных условиях вивария при свободном доступе к воде и пище. Воздействие ЭМИ СВЧ (курс из 10 процедур) проводили ежедневно на поясничную область в зоне проекции надпочечников с помощью аппарата Акватон-2 (плотность потока мощности менее 1 мкВт/см2, частота около 1000 МГц) на фоне применяемой высококалорийной диеты. Облучение проводили с расстояния 2—3 см от поверхности кожи. Животных декапитировали путем дислокации шейного отдела позвоночника на следующий день после окончания курса процедур.

Объектами исследования являлись печень и кровь. Для исследования антиоксидантной активности использовали модельную систему в виде суспензии липопротеидов желтка куриного яйца [9]. Содержание белка определяли биуретовым методом [10], РНК и ДНК — двухволновым спектрофотометрическим методом в модификации [11]. В сыворотке крови определяли уровень инсулина и глюкозы с помощью биохимического анализатора KONELAB PRIME 30 i («Термофишер», Япония) и наборов Вектор-Бест (Россия). Для светооптических исследований кусочки печени фиксировали в нейтральном формалине, заливали в парафин, срезы окрашивали гематоксилином Эрлиха с докраской эозином. В печени подсчитывали число двуядерных гепатоцитов (100 клеток у каждого животного). Для электронно-микроскопических исследований образцы печени фиксировали в 2,5% растворе глютаральдегида, постфиксировали в 1% растворе OsO4. После обезвоживания образцы заключали в смесь эпона и аралдита. Исследование образцов проводили с помощью электронного микроскопа Libra 120 (Германия) с программой Carl Zeiss STM Nano Technology system Division, которая включает как режим трансмиссионных исследований, так и математическую обработку внутриклеточных структур. Осуществляли морфометрический анализ митохондрий (число, средняя и суммарная площади на стандартную площадь клетки). Продолжительность эксперимента составляла 60 сут.

Для статистической обработки данных использовали параметрический t-критерий Стьюдента.

Результаты и обсуждение

При забое животных масса тела крыс в контрольной группе возрастала по сравнению с исходным уровнем на 85,8%. Применение низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ не оказало влияния на снижение массы тела по сравнению с контролем (увеличение на 86,0%). В брюшной полости у ряда животных контрольной и опытной групп наблюдалось накопление жировой ткани.

В контрольной группе животных при светооптическом исследовании печени обнаруживались отчетливая тенденция к снижению содержания ДНК, белка и усиление антиоксидантной активности по сравнению с интактной группой. Микроскопически часто обнаруживались зоны с выраженными дистрофическими изменениями гепатоцитов в виде просветлений их цитоплазмы. На ультраструктурном уровне во многих клетках, особенно в перипортальных отделах долек, выявлялось высокое содержание гликогена в форме розеток или в виде отдельных частиц округлой или удлиненной формы. Характерным также являлось наличие выраженных признаков жировой дистрофии, что проявлялось в увеличении содержания липидных включений от единичных до 10—20 и более в одной клетке (рис. 1, а). Гранулярная эндоплазматическая сеть чаще располагалась вблизи митохондрий в виде небольших комплексов, местами выявлялось укорочение, дегрануляция и неравномерное расширение ее цистерн. В части митохондрий наблюдались изменение формы, увеличение размеров, деструкция крист и просветление матрикса (см. рис. 1, б). При этом численность митохондрий снижалась (на 30%; p<0,01), а их средняя площадь, наоборот, возрастала (на 46,9%; p<0,01), в связи с чем суммарная площадь митохондрий практически не изменялась. В отдельных гепатоцитах обнаруживалось повышенное содержание лизосом и фагосом. Все эти данные свидетельствовали о существенных нарушениях метаболических и регенеративных процессов в печени при моделировании метаболического синдрома.

Рис. 1. Ультраструктурные изменения гепатоцитов при действии низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ в условиях развития метаболического синдрома.

а — контрольная группа. Жировая дистрофия гепатоцитов; б — контрольная группа. Деструкция крист и просветление матрикса митохондрий (стрелки), неравномерное расширение цистерн гранулярной эндоплазматической сети. Гликоген в виде розеток и гранул; в — опытная группа. Фрагменты двух клеток. Локальные скопления удлиненных цистерн гранулярной эндоплазматической сети. Граница между клетками (стрелка); г — опытная группа. Гиперплазия рибосом и полисом. Формирование гранулярной эндоплазматической сети (стрелка); д — опытная группа. Митохондрии с конденсированным матриксом и расширенными кристами; е — опытная группа. Лизосомы и фаголизосомы (стрелка).

В опытной группе животных применение ЭМИ СВЧ на фоне высококалорийной диеты вызывало усиление ряда адаптационных сдвигов по сравнению с контролем. В крови это проявлялось в достоверном повышении уровня инсулина на 11,2% (p<0,01), что может свидетельствовать о повышении секреции этого гормона и усилении инсулиновой регуляции метаболических процессов. Уровень глюкозы в крови при этом снижался на 9,15% (рис. 2). В печени регистрировалось достоверное увеличение содержания общего белка (на 22,4%; p<0,05) и ДНК (на 26,8%; p<0,02), антиоксидантная активность повышалась в виде тенденции. В разных зонах печени встречались единичные гипертрофированные гепатоциты с крупными ядрами, число двуядерных клеток повышалось на 11,0%. Жировая дистрофия сохранялась, однако она была менее выраженной, при этом местами отмечались полиморфизм и истощение липидных капель.

Рис. 2. Изменение метаболических процессов в плазме крови и печени при действии низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ в условиях развития метаболического синдрома.

1 — интактная группа; 2 — контрольная группа (метаболический синдром); 3 — опытная группа (метаболический синдром + ЭМИ СВЧ). * — p<0,01 по сравнению с контрольной группой.

Ультраструктура гепатоцитов имела ряд характерных особенностей. Обращали на себя внимание смещение органелл на периферию клетки или ближе к ядру и заполнение освободившихся пространств гранулами гликогена, что особенно было выражено в перипортальных гепатоцитах. При этом во многих зонах цитоплазмы гликоген подвергался лизису. Другая важная особенность проявлялась в увеличении содержания белоксинтезирующих органелл, что свидетельствовало об усилении их регенерации и гиперплазии. Наибольшего развития достигала гранулярная эндоплазматическая сеть, которая имела тесные контакты с митохондриями, образуя с ними морфофункциональные комплексы. Эти образования в основном состояли из увеличенного числа удлиненных параллельно расположенных цистерн гранулярной эндоплазматической сети с ассоциированными и свободными рибосомами и полисомами (см. рис. 1, в, г). В контрольной группе подобные крупные комплексы не встречались. Характерным сдвигам подвергались митохондрии: их численность снижалась на 17,3% (p<0,01), а суммарная площадь — на 21,4% (p<0,01), при этом, что важно отметить, возрастал их биоэнергетический потенциал за счет конденсации матрикса (см. рис. 1, д). Это означает, что выявленные количественные нарушения в процессе адаптации митохондрий к действию фактора сопровождались усилением качественных сдвигов, что, видимо, в той или иной степени обеспечивало необходимый уровень биоэнергетических реакций. Выявленные изменения, связанные с гиперплазией белоксинтезирующих органелл в комплексе с митохондриями, следует рассматривать как адаптационно-компенсаторную реакцию, направленную на повышение устойчивости гепатоцитов. При этом следует подчеркнуть, что деструктивные изменения со стороны ультраструктур, в том числе митохондрий, не имели выраженного развития, за исключением отдельных клеток в перипортальных отделах долек, которые обнаруживались также и в контрольной группе. В части гепатоцитов отмечалась умеренная активация лизосомальной системы в виде скопления вторичных лизосом и фагосом в основном в зоне билиарного полюса клеток (см. рис. 1, е). Характерно, что плазматические мембраны гепатоцитов в этих зонах образовывали глубокие инвагинации, которые увеличивали поверхность клеток и их контакты между собой. Эти сдвиги, по-видимому, являлись структурными проявлениями адаптации и способствовали активации (улучшению) метаболических реакций в условиях развития метаболического синдрома.

Таким образом, применение низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ на фоне постоянно действующего фактора (высококалорийная диета) вызывало сдвиги, которые в большинстве своем имели анаболическую (адаптационную) направленность. Одной из важных особенностей действия ЭМИ СВЧ являлось усиление белоксинтезирующих процессов на тканевом и внутриклеточном уровнях, что ограничивало развитие нарушений, расширяло адаптационные возможности организма и повышало его резистентность. Выявленные адаптационно-защитные сдвиги в основном были обусловлены антиоксидантным и мембраностабилизирующим влиянием ЭМИ СВЧ на общие нейрогормональные и местные механизмы регуляции.

Заключение

На основании полученных данных можно сделать вывод, что низкоинтенсивное ЭМИ СВЧ является перспективным фактором в свете разработок новых методов профилактики и лечения метаболического синдрома. Вместе с тем с целью оптимизации адаптационно-защитных и компенсаторных процессов, а также с учетом ослабления биоэнергетических резервов в гепатоцитах целесообразно использовать ЭМИ СВЧ в более адекватном режиме, в том числе в сочетании с другими немедикаментозными средствами (натуральные питьевые минеральные воды и др.).

Участие авторов: концепция и дизайн исследования — Ю.Н. Королев; сбор и обработка материала — Л.В. Михайлик, Л.А. Никулина, Е.Е. Брагина; статистическая обработка данных — Л.А. Никулина, Л.В. Михайлик; написание текста — Ю.Н. Королев; редактирование — Ю.Н. Королев.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.