Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки до настоящего времени занимает ведущее место в гастроэнтерологии, что обусловлено ее широким распространением, хроническим рецидивирующим течением и склонностью к развитию тяжелых осложнений, нередко угрожающих жизни больного [1].

В связи с все еще недостаточной эффективностью лекарственной терапии язвенной болезни, растущей частотой аллергизации населения, неблагоприятным влиянием длительной лекарственной нагрузки особое внимание в гастроэнтерологии уделяется бальнео-терапии. Широкое распространение данного вида терапии связано с рядом преимуществ применения минеральных вод: универсальностью действия, быстрым и активным взаимодействием с тканями организма, совместимостью с фармакотерапией, отсутствием тяжелых токсических и аллергических реакций [2—4].

Учитывая изложенное, а также веками накопленный народный опыт населения Республики Тыва по использованию воды целебного источника (аржа-ана) Ажыг-Суг (в переводе — кислая вода) при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта, исследование влияния минеральной воды данного источника на функции органов системы пищеварения представляется весьма актуальным.

Формирование химического состава воды источника Ажыг-Суг происходит при взаимодействии метеорных вод с зоной сульфидной рудной минерализации [5]. Ионно-солевой состав обследуемой воды практически постоянен и соответствует формуле Курлова [5, 6]:

SO₄92HCO₃8

Fe16–31,5H₂SiO₃80–100CO₂726M3,8–5,7 --------------------––– ×

Mg70Ca26Na4

×pH3,3–3,6T10.

Согласно приведенной формуле, вода источника имеет сульфатный кальциево-магниевый состав с минерализацией в пределах 3,8—5,7 г/дм³ и высокой кислотностью (рН 3,3—3,6). В природных условиях сильнокислые воды (рН <4) встречаются редко, формирование их в основном приурочено к зонам окисления сульфидных месторождений, и относятся они к так называемым рудничным минеральным водам. В России на базе кислых рудничных вод функционирует известный курорт Гай в Оренбургской области.

Окисление сульфидов сопровождается образованием серной кислоты, от концентрации которой и зависит рН воды выходящих на поверхность источников (родников) [7]:

2FeS₂+7O₂+2H₂O=2FeSO₄+2H₂SO₄.

В воде источника Ажыг-Суг содержатся также биологически активные компоненты: ионы железа (16,0—31,5 мг/дм³), кремниевая кислота (80—100 мг/дм³). Соответственно воду обследуемого источника можно отнести к сульфатным кальциево-магниевым, кремнистым, железистым минеральным водам.

При выходе на дневную поверхность вода источника не газирует, т. е. в ней не содержатся спонтанные газы, которые могли бы иметь глубинное происхождение. Вместе с тем в составе растворенной газовой фазы обнаружены азот — 52%, углекислый газ — 26%, кислород — 21%, аргон — 1%. Количественное содержание углекислого газа составило 726 мг/л, и по формальным признакам воду обследуемого источника можно было бы отнести к углекислым [8]. Однако высокое содержание СО₂ объясняется взаимодействием образующейся при окислении сульфидов свободной серной кислоты с карбо-натным цементом пород [5]. Это обстоятельство не позволяет отнести воды источника Ажыг-Суг к углекислым.

Следует отметить, что сульфат- и магнийсодержащие минеральные воды сложного состава благодаря способности активизировать окислительно-восстановительные процессы, а также нормализовывать обмен веществ показаны при патологиях желудочно-кишечного тракта [9, 10].

Цель исследования — изучить гастропротективное действие кислой минеральной воды источника Ажыг-Суг (Республика Тыва) у экспериментальных животных на модели ульцерогенеза в условиях иммобилизационного стресса.

Основу работы составили результаты одноцентрового рандомизированного экспериментального исследования методом параллельных групп, выполненного на 32 белых крысах.

В исследование были включены белые крысы линии Wistar обоего пола с исходной массой 180—200 г. Перед началом экспериментов животные, отвечающие критериям включения, были распределены на группы с учетом пола, возраста, массы и принципа рандомизации.

Исследование выполнялось в лаборатории экспериментальной фармакологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН.

Содержание животных соответствовало Правилам лабораторной практики (GLP) и Приказу Минздрава России № 708Н от 23.08.10 «Об утверждении Правил лабораторной практики». Экспериментальную работу осуществляли в соответствии с Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (Приложение к приказу Минздрава СССР № 755 от 12.08.77), Правилами, принятыми в Европейской конвенции о защите позвоночных животных.

Продолжительность экспериментального исследования составила 8 сут. Животные были разделены на четыре группы: интактную, контрольную и 2 опытные. Крысам 1-й и 2-й опытных групп внутрижелудочно вводили минеральную воду источника Ажыг-Суг соответственно в объемах 5 и 10 мл/кг превентивно в течение 7 дней до иммобилизации, последнее введение осуществляли за 1 ч до стрессорного воздействия. Крысам интактной и контрольной групп вводили питьевую воду очищенную в объеме 10 мл/кг по аналогичной схеме. Стрессорному воздействию (модель иммобилизационного стресса) были подвержены крысы контрольной и обеих опытных групп. На 8-е сутки эксперимента животных декапитировали под эфирным наркозом.

Иммобилизационный стресс у экспериментальных животных воспроизводили общепринятым методом — путем фиксации животных в положении на спине в течение 24 ч [11].

В качестве основной конечной точки рассматривалась патоморфологическая характеристика слизистой оболочки желудка (СОЖ), анализ которой проводили на 8-е сутки эксперимента. Желудок разрезали по большой кривизне и подсчитывали количество деструкций: точечные кровоизлияния, эрозии и полосовидные язвы. Для каждого вида повреждений подсчитывали среднее количество деструкций на 1 животное в группе, а также рассчитывали индекс Паулса [11].

Лечебные эффекты применения минеральной воды оценивали по степени гастропротективного действия.

Дополнительно к оценке патоморфологической характеристики СОЖ оценивали интенсивность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной защиты.

Анализ исходов исследования был проведен для всех параллельных групп животных.

Для проведения патоморфологических исследований материал фиксировали в 10% забуференном нейтральном формалине, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Морфомет-рические исследования проводили с помощью микроскопа Axio LAB. A1 с цифровой камерой AxioCam ERc5s и программным обеспечением для анализа изображений Axio Vision SE64 Rel.4.8.3 и ZEN 2012. На срезах определяли толщину СОЖ и глубину эрозий. Степень повреждения СОЖ определяли по формуле:

степень повреждения СОЖ (%) = глубина эрозии/толщина СОЖ×100.

Состояние системы ПОЛ оценивали по уровню вторичного продукта пероксидации — малонового диальдегида (МДА) в сыворотке крови [12]. Состояние эндогенной антиоксидантной системы характеризовали по активности каталазы в сыворотке крови [13], супероксиддисмутазы (СОД) в эритроцитах [14] и содержанию восстановленного глутатиона (ВГ) в сыворотке крови [15].

Протокол исследования согласован с этическим комитетом ФГБУН «Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН» (№ 4 от 26.01.17).

Статистическую обработку материала проводили в соответствии с методами вариационной статистики с использованием пакетов программ Microsoft ЕхсеІ 2003 и Statistiсa 10. Проверку гипотезы нормального распределения осуществляли с помощью тестов Колмогорова—Смирнова и Шапиро—Уилкса. Оценку достоверности найденных отличий средних величин (M) между группами проводили с помощью U-критерия Манна—Уитни. Различия считали статистически значимыми при р<0,05. Результаты исследований представлены в виде М и средней ошибки (m).

Установлено, что применение минеральной воды источника Ажыг-Суг оказывает выраженное гастропротективное действие, задерживая развитие глубоких деструкций в СОЖ у белых крыс (табл. 1).

Патоморфологические исследования показали, что иммобилизационный стресс вызывает у животных контрольной группы структурные изменения в стенке желудка, характеризующиеся нарушениями микроциркуляции, дистрофическими и некротическими изменениями покровно-ямочного и железистого эпителиев. Эпителиоциты подвергались некротическим изменениям, утрачивали связь с базальной мембраной и десквамировались в просвет желудка с образованием эрозий. Воспалительная инфильтрация проникала в базальные отделы СОЖ и подслизистую основу. Соединительная ткань подслизистой основы в результате отека была разволокнена, в сосудах отмечались кровенаполнение, эритростаз, а также краевое стояние и диапедез лейкоцитов. На фоне выраженных дистрофических изменений СОЖ выявлялось значительное количество поверхностных и глубоких эрозий, локализованных в фундальном и кардиальном (реже) отделах желудка. Глубокие эрозии, повреждающие собственную пластинку СОЖ, были в большинстве случаев локализованы на вершинах складок. В основании складок наблюдались эрозии меньших размеров, проникающие на глубину поверхностного эпителия.

На фоне применения минеральной воды в стенке желудка животных опытных групп наблюдались менее выраженные структурные изменения по сравнению с группой контроля. На микропрепаратах отмечались умеренная клеточная инфильтрация СОЖ, нарушения микроциркуляции в виде кровенаполнения капилляров собственной пластинки. В целом СОЖ была менее отечная по сравнению с контролем, что подтверждается данными морфометрии (табл. 2).

Иммобилизационный стресс сопровождается выраженной индукцией процессов ПОЛ и снижением активности эндогенной антиоксидантной системы организма, о чем свидетельствуют повышение концентрации МДА в сыворотке крови в 1,9 раза, снижение активности каталазы и СОД в 1,5 и 1,9 раза соответственно, содержания ВГ — на 24% по сравнению с аналогичными показателями у животных интактной группы (табл. 3).

Превентивное введение животным минеральной воды Ажыг-Суг в объемах 5 и 10 мл/кг приводит к снижению концентрации МДА в сыворотке крови на 20 и 14% (р<0,05) соответственно по сравнению с данными у животных контрольной группы. Угнетение интенсивности ПОЛ при стресс-индуцированном повреждении вызвано способностью исследуемой минеральной воды повышать активность ферментов антиоксидантной системы организма. Так, у животных 1-й и 2-й опытных групп активность каталазы возрастала на 21 и 25% (р<0,05) соответственно, СОД — на 20 и 30% (р=0,05) соответственно по сравнению с аналогичными показателями у животных контрольной группы. На фоне введения минеральной воды у животных отмечалась лишь тенденция к увеличению содержания ВГ в крови.

При использовании исследуемой минеральной воды нежелательные явления отмечены не были.

Таким образом, минеральная вода источника Ажыг-Суг в эксперименте на животных продемонстрировала наличие гастропротективного действия. Применение воды позволило снизить степень воспалительных процессов, ограничить развитие деструктивно-некротических изменений в СОЖ. Установлено, что одним из механизмов, определяющих гастропротективное действие исследуемой мине-ральной воды, является ее способность ингибировать процессы ПОЛ на фоне повышения активности антиоксидантной системы организма.

Результаты проведенного исследования позволяют сделать вывод о том, что полученный гастропротективный эффект, по всей видимости, обусловлен особенностями химического состава воды минерального источника Ажыг-Суг. Основными ее компонентами, как видно из приведенной выше формулы Курлова, являются сульфат-ионы и ионы магния.

Сульфат-ионы снижают активность желудочной секреции, обладают выраженным влиянием на кишечник. Магний участвует во всех важных для клеточного метаболизма ферментных процессах, в частности активирует анаэробный обмен углеводов, белковый обмен, катализирует ферменты пищеварительной системы — трипсин и эрепсин. Ионы магния необходимы для синтеза холинэстеразы, холинацетилазы и аденозинтрифосфата. Благоприятное влияние ионов магния на функциональное состояние органов пище-варения также связывают с его желчегонным действием и способностью снижать уровень холестерина в крови и желчи. Соли магния оказывают спазмолитическое и болеутоляющее действия, регулирующие влияние на моторику пищевода и желудка [8, 9]. Ионы кальция в сочетании с сульфат-ионами уплотняют сосудистую стенку, уменьшают воспалительные явления в желудочно-кишечном тракте, активируют восстановительные процессы в СОЖ [16].

Можно предположить, что выявленное гастропротективное действие минеральной воды Ажыг-Суг обусловлено в том числе активацией антродуоденального кислотного тормоза при попадании кислой минеральной воды в полость желудка. Известно, что поступление кислого содержимого из желудка в двенадцатиперстную кишку является стимулятором для эндокринной функции S-клеток — при рН <4,5 в полости кишки высвобождающийся секретин тормозит секрецию соляной кислоты, стимулирует выделение бикарбонатов и воды поджелудочной железой, печенью и железами Бруннера, а при снижении рН желудочного сока до 2,5 и менее включаются механизмы, ингибирующие продукцию соляной кислоты и препятствующие эвакуации кислого содержимого в двенадцатиперстную кишку [17].

Минеральная вода источника Ажыг-Суг оказывает выраженное гастропротективное влияние на фоне нейрогенной язвы. Одним из механизмов, определяющих гастропротективное действие исследуемой минеральной воды, является способность ингибировать процессы ПОЛ на фоне повышения активности антиоксидантной системы организма.

Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства здравоохранения Республики Тыва.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования — К.Д. Аракчаа, И.Н. Смирнова, С.М. Николаев, А.В. Мерзликин, Г.Н. Пономаренко; экспериментальная работа: С.М. Салчак, А.А. Торопова, Я.Г. Разу-ваева; анализ полученных данных, написание текста — С.М. Салчак, Я.Г. Разуваева, К.Д. Аракчаа, И.Н. Смир-нова; редактирование: И.Н. Смирнова, С.М. Николаев, А.В. Мерзликин, Г.Н. Пономаренко.

Сведения об авторах

*Аракчаа Кара-кыс Донгаковна, к.х.н., доцент [Kara-Kys D. Arakchaa, PhD, associate professor]; https://orcid.org/0000-0002-5128-8898; eLibrary SPIN: 7712-7510; e-mail: chodura@yandex.ru

Салчак Сайзана Михайловна [Saisana M. Salchak]; https://orcid.org/0000-0001-6244-9506; eLibrary SPIN: 8464-0818

Разуваева Янина Геннадьевна, д.б.н. [Yanina G. Razuvaeva, PhD]; https://orcid.org/0000-0001-7829-1424; eLibrary SPIN: 8338-9336

Торопова Анюта Алексеевна, к.б.н. [Anyuta A. Toropova, PhD]; https://orcid.org/0000-0003-2618-7777; eLibrary SPIN: 4457-1872

Смирнова Ирина Николаевна, д.м.н. [Irina N. Smirnovа, MD, PhD]; https://orcid.org/0000-0002-9010-2419; eLibrary SPIN: 1873-9302

Николаев Сергей Матвеевич, д.м.н., профессор [Sergey M. Nikolaev, MD, PhD, professor]; https://orcid.org/0000-0002-5833-7576; eLibrary SPIN: 5925-5502

Мерзликин Артур Викторович, к.м.н. [Arthur V. Merzlikin, MD, PhD]; eLibrary SPIN: 4687-6528

Пономаренко Геннадий Николаевич, д.м.н., профессор [Gennady N. Ponomarenko, MD, PhD, professor]; https://orcid.org/0000-0002-9878-6093; eLibrary SPIN: 8234-7005;