Стресс-протективная и актопротекторная активность янтарной кислоты при акустической нагрузке на лабораторных крыс в эксперименте

Введение. Проблема дисфункционала при акустической нагрузке на клеточно-тканевом уровне и в организме в целом является актуальной в современном мире ввиду прогрессирующей динамики антропогенного влияния на организм, безусловно требующего прицельного раскрытия механизмов развития патологического состояния с целью проведения своевременной фармакопрофилактики и фармакокоррекции. Известно, что шумовое воздействие на теплокровный организм сопровождается сдвигом равновесия в функционировании нейрогуморальной системы в сторону увеличения концентрации катехоламинов в крови с последующим нарушением микроциркуляции и трофики тканей [1]. С другой стороны, исследователями подтверждена роль механорецепторов как первичного звена, напрямую воспринимающего акустические колебания, в формировании ответной реакции со стороны вегетативной нервной системы [2]. Периферические механизмы, срабатывающие при акустической нагрузке, потенцируют возбуждение в коре и подкорковых структурах головного мозга, что подтверждают нейрофизиологические исследования, с последующим отклонением вегетативных функций от референсного диапазона [3]. Итогом является формирование порочного круга, связывающего центральный и периферический компоненты ответной реакции на шум в усугубляющийся, в зависимости от длительности экспозиции, патологический процесс.

При этом, рассматривая влияние акустической нагрузки на клеточном уровне, необходимо отметить основную мишень воздействия шума — клеточные мембраны: меняются структурно-функциональные свойства интегральных и периферических белков с деградацией конформационных способностей, что приводит к изменению проницаемости мембраны и электрофизиологическому дисбалансу клетки, мембранная энзимопатия содействует повышению интенсивности перекисного окисления липидов, входящих в структурный липопротеидный кластер биомембран [4–6].

Учитывая, что описанные изменения в организме при шумовом воздействии попадают под отдельные звенья стресс-реакции, требующей адекватного энергообеспечения для нивелирования мембранной дисфункции, восстановления микроциркуляции и т. д., рабочей гипотезой настоящего исследования явилось изучение возможности коррекции негативного воздействия акустической нагрузки введением янтарной кислоты. Цель работы — определить стресс-протективную и актопротекторную активность янтарной кислоты при акустической нагрузке на лабораторных крыс.

Материалы и методы. Исследования проводились в период с 2022 по 2023 гг. на базе Центральной научно-исследовательской лаборатории Амурской ГМА (г. Благовещенск). Объектом эксперимента стали 90 белых беспородных крыс-самцов массой 220–260 г в соответствии с нормативными требованиями проведения доклинических экспериментальных исследований и с разрешения Локального этического комитета (протокол № 1 от 01.12.2021 г.). Животные были разделены на три группы: 1-я группа — интактная (n=30), крысы находились в стандартных условиях вивария и каким-либо воздействиям не подвергались; 2-я группа — контрольная (n=30), животных подвергали акустической нагрузке (АН) в течение 21 дня ежедневно по 60 мин на фоне ежедневного внутрибрюшинного введения непосредственно перед АН изотонического раствора NaCl в дозе 1 мл/кг; 3-я группа — опытная (n=30), крысам перед АН ежедневно внутрибрюшинно вводили янтарную кислоту в дозе 1 мл/кг в течение 21 дня. АН создавали путем подачи через динамики предварительно записанного звука работающего двигателя мотоцикла с уровнем звукового давления 95–105 дБ, определяемого с помощью шумомера PCE-999 (PCE Group, Германия).

Стресс-протективную и актопротекторную активность янтарной кислоты определяли по изложенным в ранее опубликованной нами работе методикам: на 7-й, 14-й, 21-й дни от начала эксперимента фиксировали длительность плавания крыс в воде, в эти же контрольные временные точки из декапитированных тел крыс извлекали желудок (с последующим подсчетом количества эрозивных дефектов на слизистой), вилочковую железу, селезенку, надпочечники (с последующим расчетом коэффициента массы органов).

Статистическую обработку результатов проводили с помощью MicrosoftExcel 2016 и пакета прикладных программ Statisticav.10.0: результаты описаны с помощью расчета медианы (Ме), нижнего и верхнего квартиля [Q₁;Q₃]; сравнение групп по количественному показателю осуществляли с помощью U-критерия Манна-Уитни; статистическую значимость изменений показателей в динамике внутри группы оценивали с помощью критерия Вилкоксона; во всех процедурах оценки различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты исследования. Акустическая нагрузка на организм приводит к снижению физической выносливости крыс, что подтвердилось статистически значимым уменьшением длительности плавания крыс в воде на 23,8 % (7-й день), 22,6 % (14-й день), 25,4 % (21-й день опыта) (рис. 1–3). Определение актопротекторной активности янтарной кислоты в условиях АН показало, что введение лекарственного средства лабораторным крысам сопровождается увеличением физической выносливости на 24,8 % к концу первой недели эксперимента, на 26,9 % — к концу второй, на 31,9 % — к концу третьей недели в сравнении с контрольной группой (р<0,05).

Акустическая нагрузка на крыс вызывает формирование стресс-реакции в организме, подтвержденной статистически значимым уменьшением в контрольной группе по сравнению с интактной коэффициентов массы вилочковой железы и селезёнки на фоне увеличения количества эрозивно-язвенных дефектов на поверхности слизистой оболочки желудка (р<0,05, рис. 4–6). Оценка стресс-протективной активности янтарной кислоты показала, что в опытной группе по сравнению с контрольной коэффициент массы вилочковой железы к концу эксперимента был выше на 41,7 %, коэффициент массы селезёнки — на 42,3 %, количество эрозивных дефектов слизистой желудка в опытной группе было меньше в 2,5-3,5 раза в течение всего опыта (р<0,05).

Обсуждение и заключение. Проведенный эксперимент показал, что воздействие шума на крыс в течение 21-го дня способствует формированию стресс-реакции, негативные последствия которой возможно предупредить введением янтарной кислоты. Актопротекторный эффект янтарной кислоты реализуется поставкой в организм стимулирующего синтез АТФ фармакологического агента, который в условиях гипоксии и энергодефицита при физической нагрузке поставляет электроны на ферментный комплекс сукцинат-коэнзим Q-оксидоредуктаза на внутренней мембране митохондрий, восстанавливая адекватную работу дыхательной цепи, направленную на стабилизацию энергообмена в организме. Напомним, что дыхательная цепь митохондрий включает несколько ферментных комплексов, транспортирующих электроны от донора (α-кетоглутарат, пируват, жирные кислоты) к акцептору: первый комплекс — восстановленный НАД-коэнзим Q-оксидоредуктаза; второй комплекс — сукцинат-коэнзим Q-оксидоредуктаза; третий — коэнзим Q-цитохром С-оксидоредуктаза; четвертый — цитохром С-оксидаза. Система окисления янтарной кислоты включает второй, третий и четвертый комплексы. Важно, что активация сукцинатом второго комплекса дыхательной цепи восстанавливает электрохимический градиент на мембране митохондрий, который в условиях гипоксии сдвигается за счет ингибирования первого комплекса и деполяризации внутренней мембраны, что приводит к нарушению трансмембранного транспорта и зачастую последующей гибели клетки [7–10].

На сегодняшний день доказано, что янтарная кислота обладает свойствами внутри- и внеклеточной сигнальной молекулы, функции которой превосходят диапазон чистой энергопродукции: сукцинат в организме принимает участие в целом ряде метаболических процессов, являясь косвенным регулятором транскрипции генов, фактором посттрансляционной модификации белков, первичным мессенджером и посредником межклеточных взаимодействий [11][12]. Биоэффекты сукцината затрагивают процессы энергетического и пластического обмена, кислородный гомеостаз, регуляцию жизненного цикла клеток, что в процессе компенсаторно-приспособительных реакций к воздействию стресс-факторов приобретает особую значимость в проекции формирования немедленного и отсроченного клеточного ответа.

Таким образом, в условиях акустической нагрузки янтарная кислота продемонстрировала наличие комбинации стресс-протективного и актопротекторного эффектов, что раскрывает перспективы дальнейшего изучения сукцинатсодержащих препаратов в клинике и эксперименте с целью расширения доказательной базы эффективности фармакопрофилактики и фармакокоррекции негативного воздействия шума на теплокровный организм.