Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

THE ACTIVITY OF LIPID PEROXIDATION, ANTIOXIDANT PROTECTION AND THE MYOCARDIUM CONDITION IN EXPERIMENTAL HYPER- AND HYPOTHYREOSIS

Sabanov V.I. 1 Dzhioev I.G. 1 Lolaeva A.T. 1
1 North Ossetian State Medical Academy
2784 KB
The morphological characteristics of the myocardium, lipid peroxidation and antioxidant protection in rats with experimental hyper- and hypothyroidism, which were created on 64 rats of the Wistar line, were studied. on the 14th day of the daily injections of sodium levothyroxine at a dose of 5.0 μg/100g (hyperthyroidism), the concentration of free Triiodothyronine was increased to 5.6 ± 0.43 pmol/L and tetraiodothyronine to 27.72 ± 2.56 pmol/L (control – 3.89 ± 0.26 pmol/L and 18.63 ± 1.76 pmol/L, respectively). At the same time, the activity of catalase and superoxide dismutase, the content of malonic dialdehyde and hydroperoxides of lipids significantly increased relative to the intact group. In the model of hypothyroidism created by a three-week daily injections of Thiamazol at a dose of 1.2 mg/100 g, a decrease in the concentration of free Triiodothyronine to 2.3 ± 0.21 pmol/L and tetraiodothyronine to 3.2 ± 0.18 pmol/L was observed, accompanied by a statistically significant increase in the activity of superoxide dismutase and malonic dialdehyde concentration, with a relative constancy of catalase activity and hydroperoxides content. Also in this model, there is a pronounced morphological changes in the heart muscle and blood vessels (interstitial edema, and fatty degeneration of the myocardium, infiltration of lymphocytes and plasma cells, areas of atrophy with the development of fibrosis, vascular endothelial damage with its swelling).
hyperthyreosis
hypothyreosis
myocardial dystrophy
hydroperoxide
malondialdehyde
catalase
superoxidedismutase

Йодсодержащие тиреоидные гормоны участвуют в регуляции многих метаболических процессов, в том числе и энергетического обмена, активности процесса липопероксидации и, соответственно, антиоксидантной защиты. Также они повышают чувствительность к катехоламинам, системное артериальное давление, частоту и силу сердечных сокращений, двигательную активность, температуру тела, уровень глюкозы в крови, усиливают глюконеогенез, в печени тормозят синтез гликогена, усиливают липолиз, оказывают влияние на белковый обмен и многое другое. Исходя из того, что тиреоидные гормоны выступают в роли одного из главных регуляторов энергетического обмена, мы посчитали необходимым провести исследования по изучению их влияния на активность процесса липопероксидации и антиоксидантную защиту. Свободные радикалы являются одним из ведущих факторов повреждения клеток организма, а адекватность защитных механизмов поддерживает их нормальное функционирование.

Ранее в нашей лаборатории изучалась антиоксидантная защита и пероксидация липидов при экспериментальных гипер- и гипокальциемиях [1, 2], созданных на крысах путем перорального введения больших доз витамина D и оперативного удаления паращитовидных желез. Было показано, что как гиперкальциемия, так гипокальциемия усиливают пероксидацию липидов с повышением содержания гидроперекисей и малонового диальдегида и одновременным ослаблением антиоксидантной защиты со снижением активности супероксиддисмутазы и каталазы.

Цель исследования

Изучить активность перекисного окисления липидов, состояние антиоксидантной защиты и морфологическую характеристику сердечно-сосудистой системы у крыс с экспериментальными гипер- и гипотиреозом.

Материалы и методы исследования

Опыты были поставлены на 64 крысах-самках линии Wistar массой 180–270 г, разделенных на три группы. Первую составляли крысы с экспериментальным гипертиреозом, создаваемым ежедневным введением через зонд в желудок левотироксина натрия на протяжении 14 суток в дозе 5,0 мкг/100 г [3], разведённого в 1 мл водопроводной воды. На крысах второй группы была создана модель гипотиреоза, ежедневным внутрижелудочным введением тиамазола в дозе 1,2 мг/100 г [6], также разведённом в 1 мл водопроводной воды, но более продолжительно (21 день) для большего истощения запасов ранее синтезированных гормонов щитовидной железы и блокировки образования новых. Третью группу составляли интактные крысы, аналогично опытным, получавшие такой же объем воды.

По окончании опытов осуществляли забор крови из сердца крыс, находящихся в состоянии обезболивания предварительным внутрибрюшинным введением золетила – анестетика общего действия в дозе 1,0 мл/кг.

Об интенсивности перекисного окисления липидов судили по накоплению первичных (гидроперекиси в плазме крови) и вторичных (малоновый диальдегид в мембране эритроцитов) липидных радикалов в остатках полиненасыщенных жирных кислот. О состоянии антиоксидантной системы судили по активности внутриклеточных ферментов: гемсодержащей каталазы, способной восстанавливать перекись водорода до воды, и супероксиддисмутазы, защищающий клетку от повреждающего действия супероксидного радикала (O2−), хотя эффект этого фермента проявляется и внеклеточно (третий тип, содержащий медь в активном центре и цинк как структурный компонент. Исследуемые показатели определялись спектрофотометрически по общепринятым методикам [4].

О состоянии сердечно-сосудистой системы судили по морфологической картине при световой микроскопии после фиксации материала в 10 %-м растворе формалина, приготовления срезов толщиной 6–8 мкм и окраски гематоксилин-эозином.

Полученные результаты статистически обрабатывались с применением параметрического метода сравнения средних величин (М ± m) контрольных и опытных значений, а степень достоверности оценивалась по t-критерию Стьюдента.

Содержание крыс, уход, постановка опытов и вывод их из эксперимента, с последующей утилизацией, осуществлялись в соответствии с приказом Минздравсоцразвития России № 708н от 23 августа 2010 г. «Об утверждении Правил лабораторной практики».

Результаты исследования и их обсуждение

При завершении исследований в группе крыс с экспериментальным гипертиреозом концентрация свободного трийодтиронина составила 5,6 ± 0,43 пмоль/л (р < 0,005), а тетрайодтиронина – 27,72 ± 2,56 пмоль/л (р < 0,001). При этом у контрольных животных уровни этих гормонов были 3,89 ± 0,26 пмоль/л и 18,63 ± 1,76 пмоль/л соответственно, что говорит о том, что модель с усиленным образованием гормонов щитовидной железы была достигнута.

Относительно данных контрольной группы крыс было выявлено усиление процессов пероксидации липидов: уровня гидроперекисей липидов в плазме крови с 5,13 ± 0,3 мкмоль/л до 6,34 ± 0,24 мкмоль/л (p < 0,001); содержания малонового диальдегида в эритроцитах с 35,5 ± 0,96 мкмоль/л до 48,26 ± 3,7 мкмоль/л (p < 0,005). Одновременно отмечалось увеличение в эритроцитах активности ферментов (p < 0,001): каталазы с 2,6 ± 0,125х10-4МЕ/1г Hb (контроль) до 6,64 ± 0,27х10-4МЕ/1г Hb; супероксиддисмутазы с 69,93 ± 1,18 ед. ингиб. (контроль) до 78,94 ± 0,89 ед. ингиб. (рис. 1).

sab1.wmf

Рис. 1. Соотношения продуктов перекисного окисления липидов и ферментов антиоксидантной защиты у крыс в разных экспериментальных группах

В группе крыс с экспериментальным гипотиреозом средняя концентрация свободного трийодтиронина составила 2,3 ± 0,21 пмоль/л, а тетрайодтиронина – 3,2 ± 0,18 пмоль/л, что статистически значимо (р < 0,001) отличалось от контроля. Относительно других изучаемых показателей было выявлено следующее: тенденция к повышению активности каталазы (p > 0,05) до 3,025 ± 0,19х10-4МЕ/1г Hb и достоверное (p = 0,01) увеличение до 74,38 ± 1,01 ед. ингиб. активности супероксиддисмутазы. Уровень малонового диальдегида также статистически значимо (р < 0,001) увеличился до 50,33 ± 1,2 мкмоль/л, а в содержании гидроперекисей липидов (5,17 ± 0,15 мкмоль/л) не было выявлено изменений (рис. 1).

Другие исследователи, как отечественные [5], так и иностранные [7, 9,1 0], изучавшие особенности перекисного окисления липидов при различных нарушениях функции щитовидной железы, показали как повышение содержания малонового диальдегида [5, 7, 10] и активности супероксиддисмутазы [5, 9], каталазы и глутатионпероксидазы с одновременным нарушением некоторых биохимических показателей печени при гипотиреозе [9], так и снижение антиоксидантной защиты при гипертиреозе [9].

В проведенных морфологических исследованиях после 21-дневного создания экспериментального гипотиреоза наблюдался выраженный интерстициальный отёк миокарда, инфильтрация лимфоцитами и плазматическими клетками с примесью эозинофилов (рис. 2, А). Практически весь объём кардиомиоцитов пребывал в состоянии крупнокапельной жировой дистрофии (рис. 2, Б). Встречались участки атрофии с развитием фиброза (рис. 2, В). Также наблюдалось поражение эндотелия сосудов с его набуханием (рис. 2, Г).

sab2.tif

Рис. 2. Морфология миокарда крыс с экспериментальным гипотиреозом. Окраска гематоксилин-эозин (х400 и х200)

При экспериментальном гипертиреозе видимых морфологических изменений в большинстве микропрепаратов выявлено не было. Интерстициальный отёк и инфильтрация не обнаружены. Жировая дистрофия также не наблюдалась. Эндотелий сосудов не изменен. Но в отдельных случаях обнаруживалось его небольшое набухание.

Полученные нами результаты перекликаются с данными Duntas L.H., Chiovato L. [8], показавшими, что у кардиологических больных вероятность ухудшения состояния наблюдается даже при слабовыраженном гипотиреозе.

Заключение

В экспериментальных моделях как левотероксинового гипертиреоза, так и тиамазолового гипотиреоза обнаружено усиление перекисного окисления липидов, сопровождающееся повышением активности ферментов антиоксидантной защиты, особенно при гипертиреозе. В то же время при гипотиреозе морфологические изменения в миокарде и его сосудах были более выражены, что, возможно, в большей степени увеличивает риск развития заболеваний сердечно-сосудистой системы.