Физическое утомление, развивающееся вследствие напряженной интенсивной мышечной деятельности у спортсменов, спасателей и лиц, задействованных на тяжелом производстве, приводит к снижению работоспособности. К возникновению данного состояния могут приводить функциональные изменения в нервной системе [8]. Установлено, что утомление, вызванное интенсивными физическими нагрузками, сопровождается снижением активности ферментов системы антиоксидантной защиты в головном мозге, что может являться одним из факторов, лимитирующих работоспособность [6]. Снижение активности одного из ключевых ферментов обмена глутатиона – глутатионпероксидазы при физическом утомлении может быть обусловлено дефицитом селена [5]. Необходимо отметить, что население некоторых регионов России, в том числе районов Омской области, имеет низкую обеспеченность этим микроэлементом [3, 9]. В условиях интенсивных физических нагрузок потребность в нем особенно возрастает [1]. Это обуславливает необходимость проведения исследований, отражающих особенности влияния этого микроэлемента на систему антиоксидантной защиты при физическом утомлении.
Цель исследования – выявить влияние селенита натрия на активность ферментов системы антиоксидантной защиты в головном мозге крыс при утомлении, вызванном физическими нагрузками.
Материалы и методы исследования
Исследование проводили на 55 белых крысах-самцах массой тела 220–260 г. Физическое утомление моделировали методом принудительного плавания с грузом [4]. Исследуемые животные были разделены на пять групп. В первую группу вошли интактные животные (n = 10), которые не подвергались плаванию. Вторую группу (без утомления) составили контрольные крысы (n = 15), подвергавшиеся принудительному плаванию без груза в течение трех-семи минут через день в течение пяти недель эксперимента. Крыс третьей группы (с утомлением, n = 15) подвергали плаванию с грузом 10 % от массы тела в течение первых трех недель эксперимента через день, а последние две недели – ежедневно. Крыс четвертой группы (с утомлением + селенит натрия, n = 15) подвергали плаванию по схеме с утомлением, а на заключительной неделе эксперимента они получали селенит натрия внутрь в дозе 30 мкг/кг массы тела перед погружением в воду. Время плавания крыс третьей и четвертой групп ограничивали моментом опускания животного на дно бассейна. Для проведения эксперимента использовали бассейн с температурой воды 28–30 °С, глубиной 60 см, диаметром 45 см.
По окончании эксперимента проводили забор крови и головного мозга крыс. В плазме крови определяли концентрацию молочной и мочевой кислот и содержание глюкозы с использованием стандартных наборов реактивов фирм «Hospitex Diagnostics» и «Ольвекс Диагностикум». Из головного мозга крыс готовили 20 % гомогенаты с использованием 0,15 М раствора хлорида калия в стеклянном гомогенизаторе Поттера. В полученном супернатанте определяли содержание общего белка биуретовым методом, активность супероксиддисмутазы (СОД) по Т.В. Сирота [10], глутатионредуктазы (ГР) и глутатиопероксидазы (ГПО) по С.Н. Власовой с соавт. [2].
Результаты исследования обработаны статистически с помощью программы SPSS 13.0 for Windows. Статистическую обработку полученных данных осуществляли при помощи непараметрического U-критерия Манна-Уитни. Результаты представлены в виде медианы (Ме) и межквартильных интервалов (Q1 и Q3).
Исследования проводили с соблюдением требований Европейской конвенции по защите позвоночных животных, применяемых для экспериментальных и других научных целей 86/609 ЕЕС.
Результаты исследования и их обсуждение
Из представленных в табл. 1 данных следует, что в условиях развившегося утомления у крыс развивается гиперлакцидемия и гипогликемия. Должно быть, возникший лактоацидоз усиливает процессы катаболизма пуриновых мононуклеотидов до мочевой кислоты [4]. Содержание последней в крови крыс с утомлением в 1,85 и 1,83 раза и превышает аналогичный показатель у интактных и контрольных животных соответственно (Р < 0,0001). Развившийся катаболизм пуринов сопряжен с активацией ксантиноксидазы, следствием чего, как известно, является избыточное генерирование активных форм кислорода и интенсификация процессов свободнорадикального окисления [7]. Это приводит к снижению активности ферментов антиоксидантной защиты в ткани головного мозга. В частности, у крыс третьей серии активность СОД снижена в 1,37 и 1,24 раза по сравнению с данным показателем в интактной и контрольной группах соответственно (Р < 0,009). В условиях развившегося утомления в ткани головного мозга снижается активность ферментов метаболизма глутатиона: ГР и ГПО. Активность ГР снижена в 1,22 раза по сравнению с интактными животными (Р = 0,025). Более выражено при утомлении снижение активности ГПО – в 1,74 и 2,19 раза по сравнению с аналогичным показателем в группах интактных и контрольных крыс соответственно (Р = 0,003).
Таблица 1
Влияние селенита натрия на биохимические показатели в крови крыс при утомлении, Ме [Q1;Q3]
|
Показатели |
Группы крыс |
|||
|
Интактные |
Контрольные |
С утомлением |
С утомлением + селенит натрия |
|
|
Лактат, ммоль/л |
5,75 (5,00;6,85) |
7,45 (6,85;7,83) |
10,9 *^ (9,80;11,77) |
7,30*# (6,50;9,75) |
|
Глюкоза, ммоль/л |
7,60 (7,00;9,30) |
7,40 (6,80;9,20) |
6,60 *^ (5,70;7,10) |
8,80# (8,40;9,15) |
|
Мочевая кислота, мкмоль/л |
77,00 (62,05;91,25) |
77,55 (60,55;100,4) |
142*^ (107;172) |
103*^# (95,8;122) |
Примечание. * – р < 0,05 по сравнению с интактной группой; ^ – р < 0,05 по сравнению с контрольной группой; # – р < 0,05 по сравнению с группой крыс с утомлением.
Введение крысам на фоне развившегося утомления селенита натрия ограничивает степень лакцидемии в 1,49 раза (Р = 0,001) и гипогликемии в 1,33 раза (Р = 0,003) по сравнению с животными третьей группы. По-видимому, это способствует ограничению урикемии. У крыс, получавших селенит натрия, содержание мочевой кислоты в крови в 1,38 раза ниже, чем аналогичный показатель в группе животных с утомлением без введения этого микроэлемента. Снижение концентрации мочевой кислоты свидетельствует о снижении катаболизма пуриновых мононуклеотидов и, соответственно, угнетении интенсивности ксантиноксидазной реакции, что ограничивает процессы свободнорадикального окисления. Последнее способствует увеличению активности СОД в ткани головного мозга крыс четвертой группы в 1,15 (Р = 0,03) и 1,42 (Р = 0,006) раза по сравнению с аналогичным параметром в данном органе животных второй и третьей групп. Поступление селенита натрия способствует повышению активности ГПО в ткани головного мозга крыс в 1,16 раза, а ГР – в 1,19 раза (Р = 0,039) по сравнению с аналогичным показателем у крыс третьей группы (табл. 2).
Таблица 2
Влияние селенита натрия на активность антиоксидантных ферментов в головном мозге крыс при утомлении, Ме [Q1;Q3]
|
Показатели |
Группы крыс |
|||
|
Интактные |
Контрольные |
С утомлением |
С утомлением + селенит натрия |
|
|
Супероксиддисмутаза, Ед/мг белка |
10,83 (10,20;11,72) |
9,75 (9,49;10,31) |
7,88*^ (6,87;8,28) |
11,19^# (9,89;11,90) |
|
Глутатионпероксидаза, МЕ/мг белка |
147 (139;178) |
185 (155;193) |
84,73*^ (62,44;94,72) |
98,04 (75,80;155) |
|
Глутатионредуктаза, МЕ/мг белка |
96,91 (83,14;110,4) |
83,63 (75,87;103,7) |
79,20* (74,70;84,59) |
94,10# (80,41;100,4) |
Примечание. * – р < 0,05 по сравнению с интактной группой; ^ – р < 0,05 по сравнению с контрольной группой; # – р < 0,05 по сравнению с группой крыс с утомлением.
Заключение
Утомление, возникающее вследствие интенсивных физических нагрузок, сопровождается снижением активности в ткани головного мозга ферментов антиоксидантной системы: супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы. Введение крысам с развившимся физическим утомлением селенита натрия нормализует активность вышеперечисленных энзимов в головном мозге, способствуя сглаживанию возникших при этом состоянии неблагоприятных для организма метаболических сдвигов.