Стан окисно-антиоксидантної системи головного мозку за умов впливу іонізуючої радіації та його корекція (автореферат)

АКАДЕМІЯ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ

НАУКОВИЙ ЦЕНТР РАДІАЦІЙНОЇ МЕДИЦИНИ

СУТКОВОЙ Дем’ян Аврамович

УДК: 616.831:614.876:616-092:612.013.1:612.014:578.158

Стан окисно-антиоксидантної системи головного мозку за умов впливу
іонізуючої радіації та його корекція

03.00.01 – Радіобіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

Київ – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова АМН
України

Наукові консультанти д. мед. н., проф., акад. АМН України Зозуля Ю. П.

Інститут нейрохірургії АМН України

ім. акад А .П. Ромоданова АМН України,

директор

д. мед. н. Горбань Є. М.

Інститут геронтології АМН України,

завідувач лабораторії радіології

Офіційні опоненти д. б. н., ст. н. с. Чоботько Г. М.

Науковий центр радіаційної медицини АМН України,

завідувач лабораторії радіаційної цитології

д. б. н., проф. Кутлахмедов Ю. О.

Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України,

завідувач лабораторії радіоекології

д. б. н., проф. Войцицький В. М.

Київський національний університет імені Т.Г.Шевченка,

професор кафедри біохімії

Провідна установа Інститут медичної радіології ім. С.П.Григор’єва АМН
України, (Харків)

Захист відбудеться 13 грудня 2005 р. о 14 год на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 26.562.01 у Науковому центрі радіаційної
медицини АМН України, пр-кт Перемоги, 119-121, Київ, 04115

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Наукового центру
радіаційної медицини АМН України, вул. Мельникова, 53, Київ, 04050

Автореферат розіслано 14 листопада 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ______________________________________к. б.
н. Ляшенко Л. О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Події, що стались на Чорнобильскій АЕС у
1986 р., продемонстрували світу суттєву загрозу для усіх живих
організмів низькодозового та низькоінтенсивного радіаційного впливу.
Разом з тим, і дотепер механізм біологічної дії “малих” доз іонізуючого
випромінювання на організм вивчено вкрай недостатньо [А. И. Нягу, 1994].
Не стало винятком і вивчення особливостей пострадіаційних ушкоджень
нервової системи. Перші прогностичні повідомлення відносно можливого
інтенсивного розвитку церебральних патологій в післяаварійний період
були зроблені в кінці 80-х років академіком А. П. Ромодановим. В
подальшому ці прогнози підтвердились. Зокрема, великим об’ємом
клініко-діагностичних даних [Ю. П. Зозуля, 1998], в період катастрофи і
майже до сьогодення, в районах, які постраждали внаслідок аварії,
зафіксовано істотне (понад 10%) підвищення частоти нервово-психічних
захворювань, які обумовлені проявом “психоневрологічного стресу”,
“психологічного дискомфорту”[А. К. Гуськова,1995], “психогенно
травмуючих факторів” [Ю. А. Александровский, 1991], “психічної
дезадаптації”, “хронічного психологічного стресу” [В. П. Антонов, А.А.
Пет- риченко, 1995], тобто усією симптоматикою, що формує поняття
“пострадіаційна енцефалопатія”. Це сприяло виділенню даної проблеми як
пріоритетної у вивченні медико-біологічних наслідків аварії на ЧАЕС
[О. Р. Вінницький, 1993]. Оскільки повідомлень про механізм біологічної
дії “малих” доз іонізуючого опромінення було вкрай недостатньо, а ті
дані, що висвітлювали ряд ключових аспектів, мали деякі протиріччя і
розбіжності, це обумовило актуальність та необхідність проведення
спеціальних досліджень. Вони мали не тільки сконцентрувати увагу вчених
на визначенні особливостей впливу низькодозового опромінення на
метаболічні та функціональні можливості ЦНС, тобто на стан біохімічних,
біофізичних, імунологічних та морфологічних змін, але й створити наукову
базу для розробки ефективних засобів профілактики та лікування
пострадіаційних зрушень у мозку, а відтак, і в усьому організмі
[П. П. Чаяло, 2001].

Доведено, що однією з систем організму, які першочергово реагують на дію
стрессорних чинників, та від яких істотно залежить подальший перебіг
адаптаційних реакцій організму є система збалансованого функціонування
про-антиоксидантного гомеостазу [Ю. А. Владимиров,
А.И.Арчаков,1972].Адже вільнорадикальний механізм пошкодження
плазматичних, мітохондріальних та ядерних мембран (розбалансування усіх
мембранозалежних біохімічних реакцій, ушкодження ядерного та
мітохондріального геному, ліпопротеїнів крові, що призводить до
пошкодження судин та гістогематичних бар’єрів, порушень механізмів
нервової та гуморальної регуляції організму) і відіграє вирішальну та
провідну роль у патогенезі майже усіх захворювань, обумовлених впливом
самих різних негативних чинників [В.А. Барабой, Д. А. Сутковой, 1997].
У головному мозку і ЦНС в цілому існують найбільш сприятливі умови для
розвитку вільнорадикальної патології , оскільки високий вміст ліпідів та
води, максимальне споживання кисню (до 20 %), наявність розвинутої
системи біологічних мембран роблять головний мозок особливо уразливим
для окисного пошкодження його церебральних структур. Ось чому прийшли
висновку, що тривале радіаційне навантаження низької інтенсивності на
ЦНС може викликати незворотні пошкодження окисно-антиоксидантної системи
гомеостазу, що лежать в основі певних порушень функціонування не тілки
нервової системи, а і різних систем і органів біооб”єкту.

У зв’язку з вищевикладеним є актуальним подальше вивчення механізмів
пострадіаційного ушкодження головного мозку та пошук патогенетично
обгрунтованих методів попередження, усунення або пом’якшення негативних
наслідків дестабілізації окисно-антиоксидантного гомеостазу в ЦНС.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема
дисертаційної роботи є частиною науково-дослідної роботи “Розробити
комплекс профілактичних, діагностичних та лікувальних заходів для осіб,
які зазнали впливу несприятливих факторів Чорнобильської катастрофи: на
основі впливу радіонуклідів на головний мозок” (1991—1992 рр).,
реєстраційний № 01.9.10036946; “Дослідження структурно-молекулярних та
функціональних змін головного мозку в ранні та віддалені строки
хронічного впливу малих доз радіації” (1993—1994 рр.), № 0194U001864;
“Дослідження наслідків тривалого внутрішнього радіаційного впливу на ЦНС
експериментальних тварин та їх нащадків і розробка методів корекції”
(1997—1998 рр), № 0197U013478; “Дослідження чутливості різних
морфофункціональних утворень головного мозку до тривалого впливу малих
доз іонізуючого випромінювання, механізми ушкодження і
адаптаційно-компенсаторних реакцій (експериментальні та клінічні
дослідження)” (1999—2001 рр.), № 0199U004118, які входили до Зведеного
плану НДР АМН України.

Мета дослідження: виявити особливості про-антиоксидантного статусу у
крові щурів та рівень окисного фосфорилування і електронномікроскопічні
морфологічні зміни у їх мозку при дії сублетальних доз іонізуючої
радіації. На основі отриманих даних обгрунтувати та впровадити в
медичну практику заходи корекції виявлених зрушень у структурі та
функції ЦНС з метою підвищення ефективності лікування нейрорадіаційної
патології та стійкості організму до дії радіаційних чинників.

Задачі дослідження:

Вивчити про-антиоксидантний статус крові і мозку, рівень окисного
фосфорилування і морфо-функціональних зрушень у тканині мозку щурів,
яких піддавали дії зовнішнього фракціонованного та внутрішнього
радіонуклідного опромінення у сублетальних дозах.

Вивчити про-антиоксидантний статус крові і мозку, рівень окисного
фосфорилування у тканині мозку щурів, яких піддавали дії низькодозового
загального та локального (голови) зовнішнього R-опромінення.

Встановити особливості змін про-антиоксидантного статусу крові і мозку
щурів за умов опромінення тварин з різною локомоторною активністю.

Дослідити стан ПОЛ, систему АО-захисту і окисно-фосфорилувальну
активність крові і мозку нащадків 1-го покоління, народжених від щурів,
яких піддавали впливу малих доз радіації до спаровування або в період
вагітності.

Дослідити вплив радіаційного фону на ПОЛ і антиоксидантну стійкість
крові і мозку експериментальних щурів, яких утримували в зоні
відчудження, що утворилась внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС.

Визначити вплив природних антиоксидантів – диметилсульфоксиду та
карнозину на про-антиоксидантний статус в крові і мозку щурів, які
зазнали зовнішнього та внутрішнього радіаційного впливу.

Обгрунтувати доцільність та встановити можливість немедикаментозного –
гіпокситерапевтичного впливу на змінену під дією низькодозового
радіаційного впливу перекисно-окисну та окисно-фосфорилувальну
активність мозку щурів.

Дослідити ефективність гіпокситерапії як фактору нормалізації
антиоксидантного захисту в комплексному лікуванні хворих на
пострадіаційну енцефалопатію.

Дослідити вплив харчових добавок з антиоксидантими властивостями
(екстракти гарбуза та еламіну) на про-АО-активність у крові і мозку, а
також на стан морфо-функціональних зрушень у мозку щурів, яких піддавали
низькодозовому радіонуклідному впливу.

На основі клініко-експериментальних даних впливу фармакологічної та
немедикаментозної гіпокситерапевтичної корекції окисно-відновних та
окисно-фосфорилувальних процесів в крові і мозку опромінених низькими
дозами іонізуючої радіації людей і тварин обгрунтувати доцільність
застосування антиоксидантів в комплексній терапії пострадіаційної
енцефалопатії.

Об’єкт дослідження — система окисно-антиоксидантного гомеостазу крові та
головного мозку щурів за умов впливу іонізуючої радіації.

Предмет дослідження — про-антиоксидантний гомеостаз крові та мозку
щурів, рівень окисного фосфорилування та морфофункціональний стан
головного мозку.

Методи дослідження — фізіологічні, біохімічні, радіонуклідні,
електронномікроскопічні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що вперше:

враховуючи експериментальні дані встановлено, що зміни
окисно-антиоксидантного статусу в крові опромінених щурів мають цілком
односпрямований характер з порушеннями встановленими у їх мозку,
причому, ці зміни мали високо-корелюючу залежність, що дозволило
припустити наявність провідної ролі порушень про-антиоксидантного
статусу в мозку хворих в патогенезі пострадіаційної енцефалопатії;

експериментально доведено, що іонізуюча радіація в малих і сублетальних
дозах інтенсифікує ВР-процеси та гальмує АО-активність у крові та мозку,
при цьому, вираженість та фазність змін залежить від параметрів
опромінення: дози, типу (зовнішнє, внутрішнє), режиму (одноразове,
фракціоноване, постійне);

встановлено, що вираженість реакції системи окисно-антиоксидантного
гомеостазу головного мозку на радіаційний вплив залежить від
типологічних особливостей нервової системи;

встановлено, що активація ВР-процесів та зниження АО-активності у мозку
та крові щурів, опромінених перед спаровуванням або у період вагітності,
спостерігається і у їх нащадків, причому ці зміни більш виражені у
тварин з підвищеною локомоторною активністю;

встановлено, що одним з провідних негативних проявів змін
окисно-антиоксидантного гомеостазу головного мозку є пригнічення
енергогенеруючого окисного фосфорилування в тканині мозку;

доведено, що малі, нелетальні дози радіаційного опромінення зумовлюють
істотні морфологічні зміни клітинних та субклітинних фракцій у тканині
мозку;

встановлено, що корекція пострадіаційних змін (фармакологічна,
гіпокситерапевтична, аліментарна) окисно-антиоксидантного гомеостазу
головного мозку сприяє зниженню інтенсивності ПОЛ та стимуляції
АО-активності, активації внутрішньоклітинної регенерації,
білоксинтетичних процесів та процесів окисного фосфорилування в тканині
мозку, нормалізації внутрішньомозкового кровообігу;

експериментально доведено, що активація ВР-переокиснення і зниження
АО-активності при дії іонізуючої радіації відіграють провідну роль в
променевому ураженні головного мозку;

на основі експериментальних досліджень впливу іонізуючої радіації на
окисно-антиоксидантний гомеостаз, на зміну процесів окисного
фосфорилування, на інтенсивність білоксинтетичних процесів у мозку та
його морфофункціональний стан, вперше доведено, що ці зміни лежать в
основі розвитку та становлення патогенезу пострадіаційної енцефалопатії.

Практичне значення одержаних результатів. Теоретичні положення, отримані
як наслідок результатів проведеної роботи, сприяють розширенню уявлень
щодо патогенетичних механізмів розвитку пострадіаційної енцефалопатії,
розкривають роль радіаційно-обумовлених змін окисно-антиоксидантного
гомеостазу у крові, а також у порушеннях білоксинтетичних процесів,
процесів окисного фосфорилування у тканині мозку та його
морфофункціонального стану. Результати досліджень в галузі змін
про-антиоксидантного статусу, обумовлених радіаційним впливом, можуть
бути введені в навчальний курс підготовки медичних фахівців.
Експериментально обгрунтована можливість корекції
окисно-антиоксидантного, окисно-фосфорилувального гомеостазу та
морфофункціональних змін мозку, обумовлених впливом іонізуючої
радіації, за допомогою застосування сполук антиоксидантного ряду ДМСО та
карнозину, а також еламіну та екстракту гарбуза або
гіпокситерапевтично-тренінгового впливу. На цій основі розроблено та
впроваджено у клінічну практику Інституту нейрохірургії АМН України ім.
акад. А.П.Ромоданова методику гіпоксітерапевтичної корекції
пострадіаційних змін окисно-антиоксидантного гомеостазу при лікуванні
хворих на пострадіаційну енцефалопатію, що підтверджено актом
впровадження.

Особистий внесок здобувача полягав у розробці теоретичних основ та
наукового підходу до вирішення питань, пов’язаних з темою дисертації,
організації та проведенні експериментальних клініко-біохімічних,
-біофізичних, морфологічних досліджень з урахуванням та аналізом
клінічних спостережень, у теоретичному та статистичному узагальненні
отриманих даних, а також у розробці методів корекції стану ПОЛ та
АО-системи за умов впливу іонізуючої радіації.

Біохімічні, біофізичні, гістологічні, морфометричні та
електронномікроскопічні дослідження, радіометрія, розрахунки
експозиційних та поглинутих доз радіаційного впливу проводилися на базі
відповідних лабораторій Інституту нейрохірургії ім. акад. А.П.
Ромоданова.

Апробація роботи. Матеріали дисертаційних досліджень обговорювались на
XII з’їзді фізіологів товариства ім.І.П.Павлова (м. Львів, 1986); VII
науково-практичній конференції лікарів Середньоазіатського військового
округу (м.Алма-Ата, 1988 р.); республіканській науковій конференції
„Немедикаментозные методы купирования хронических болевых синдромов”(м.
Київ, 1989 р.); Всесоюзній конференції „Радиобиологические последствия
аварии на Чернобыльской АЭС” (м. Мінськ, 1991 р.); Радіобіологічному
з’їзді (м.Пущино, 1993); Першому з’їзді нейрохірургів України (м. Київ,
1993 р); семінарі 21-26 вересня конференції „Чернобыльская
катастрофа”(м. Мінськ, 1995 р.); науково-практичній конференції НАН
України (м. Київ, 1996 р.); Міжнародній конференції та Приельбруських
Бесідах, присвячених А.З. Колчинській (1998 р.); Всеросійській
конференції «Проблемы противолучевой защиты» (Москва, 16 листопада 1998
р.); ІІ Українській науково-практичній конференції „Ускоренное старение
и пути его профилактики”(2001 р.); 4-й Міжнародній конференції «Гіпоксія
в медицині» (26-28 вересня 2001 р., Женева, Швейцарія);
науково-практичній конференції нейрохірургів України (Житомир, 17—19
вер. 2002 р.); Міжнародній конференції „Астро-Эко”,Терскол (12—16 серпня
2002 р.); VII з’їзді Українського біохімічного товариства (2002 р.); ІІІ
Міжнародному симпозиумі “Механизм действия сверхмалых доз” (Москва, 3-6
грудня 2002 р.); ІІІ з’їзді нейрохірургів України, Алушта, Крим, 23—25
вересня 2003 р.); XI Міжнародній конференції “Экология человека в
постчернобыльский период” (м. Мінськ, 2004 р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи видано 80 наукових
робіт, у тому числі три монографії загальним обсягом 53,3 друкованих
аркушів, 21 стаття у фахових наукових виданнях; 56 публікацій у
збірниках та в матеріалах міжнародних і вітчизняних наукових з’їздів,
конгресів, симпозиумів, конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Робота викладена на 311 сторінках
друкованого тексту; складається з вступу, 5 розділів, висновків і
додатку. В роботі використано 390 літературних джерел, з них 283
вітчизняних та 107 іноземних авторів. Матеріали досліджень ілюстровані
65 рисунками і 87 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження. Клініко-біохімічні дослідження
проводили, використовуючи кров хворих на пострадіаційну енцефалопатію –
ліквідаторів наслідків аварії на Чорнобильській АЕС у1986-1987 р.р., які
після цього продовжували працювати або жити в зоні жорсткого
радіаційного контролю. Хворі отримали як зовнішнє, так і тривале
внутрішнє (комбіноване) опромінення. Дослідження проводили впродовж
1991—1995 років. Обстежено 167 осіб віком 30—52 роки, які отримали дозу
радіаційного опромінення (згідно наведеної, несвоєчасної документації)
0,25—0,8 Гр. У хворих в обстежуваній групі відхилень психоемоційного
стану до аварії не відмічалось; в період до 1986 р. всі пацієнти були
практично здорові. В якості контроля використовували кров груп умовно
здорових людей (донори) — 47 осіб віком 20-45 років. Лабораторні
біохімічні дослідження проводили з ранку, натще, у стані спокою, до
застосування медикаментозних засобів. В біохімічних та біофізичних
дослідженнях використовували гепаринізовану венозну кров. Дослідження
стану ПОЛ проводили до лікування та в кінці реабілітаційного курсу.

Експериментальні спостереження проведено на 1150 безпородних білих щурах
вагою 180 — 200 гр — самцях та самицях, а також на 25 кролях породи
шиншила.

Загальне рентгенівське опромінення тварин здійснювали на рентгенівському
апараті РУМ-17 за таких умов: напруга —180 кВ, сила струму —10 мА,
відстань —40 см, фільтри —0,5 мм Сu++ 1,0 мм Al, потужність
експозиційної дози — 2,08?10-4 Кл/кг?с. При локальному опроміненні
голови або тулуба решту поверхні тіла захищали свинцевим екраном. Ефект
внутрішнього радіаційного опромінення досягали додаванням до раціону
харчування щурів радіонукліду цезію (137Cs) щоденно у дозі 600 Бк.
Радіонуклід згодовували щурам на початку годування, натще, разом з
невеликою порцією корму, яка повністю з”їдалась твариною. Утримання
щурів в зоні радіаційного забруднення проводили у м. Чорнобилі.

Розрахунки поглинутих доз рентгенівського опромінення проводили за
методикою М.Ш.Вайнберга [1984]; внутрішнього — за методиками
В. В. Борисової [1988] та B. Amiro [1992].

В дисертаційній роботі наведено результати експериментальних досліджень,
отриманих при використані 42 груп тварин, підібраних з урахуванням
гомогенності за віком та статтю. На першому етапі досліджень
використовували наступні групи тварин:

1— 4 група щурів піддавалась разовому R-опроміненню у дозі 13
мКл/кг; 26 мКл/кг; 52 мКл/кг; 103 мКл/кг. Дослідження проводили через 5
та 15 хвилин, 24 год., 3, 7, 14 і 30 діб, 6 та 9 місяців після
іонізуючого опромінення тварин;

5 групу формували з щурів першого покоління, отриманих від тварин, яких
піддавали загальному разовому R-опроміненню у дозі 52 мКл/кг перед
спаровуванням;

6, 7 групи щурів піддавались фракціонованому загальному R-опроміненню
щоденно в продовж 30 та 45 діб дозою 0,194 мКл/кг, сумарна доза
відповідно = 5,8 мКл/кг та 8,7 мКл/кг;

8, 9 групи щурів піддавали локальному разовому R-опроміненню голови
або тулуба у дозі 52 мКл/кг;

10 — 13 групи піддавали внутрішньому радіаційному впливу радіонуклідами
137Cs протягом 1-го, 3-х, 6-и та 9-и місяців. З метою диференціації
ефекту радіаційного впливу від хімічного впливу солі цезію була
проведена додаткова серія досліджень, де активність ВРП визначали у
тканинах щурів, які отримували лише стабільний ізотоп цезію;

14, 15 групи формували з щурів, поділених за типами нервової системи,
зокрема з високою (ВЛА) та низькою (НЛА) локомоторною активністю.
Дослідних тварин піддавали внутрішньому опроміненню радіонуклідами 137Сs
протягом 3 міс.;

16 групу формували з тварин першого покоління, народжених від щурів,
яких перед спаровуванням піддавали щоденному внутрішньому опроміненню
радіонуклідами 137Cs на протязі 3 міс.;

17 групу формували з тварин першого покоління, народжених від щурів,
яких перед спаровуванням піддавали внутрішньому опроміненню
радіонуклідами 137Cs на протязі 6 (самиці) та 9 (самці) міс.;

18 групу щурів формували з тварин першого покоління, отриманих від
самиць, опромінених радіонуклідами 137Cs під час вагітності;

19, 20 групу щурі формували з тварин першого покоління, отриманих від
самиць, опромінених радіонуклідами 137Cs у продовж 3 міс. перед
спаровуванням, та які було поділено за типами нервової системи з ВЛА і
НЛА;

21 групу формували з тварин другого покоління, отриманих від щурів,
опромінених радіонуклідами 137Cs у продовж 3 міс. перед спаровуванням;

22 — 24 групи тварин, які зазнали внутрішнього опромінення
комплексом радіонуклідів 137Cs + 85Sr у дозі 600 Бк та 1200 Бк на добу
(відповідно) у продовж 30, 56 та 90 діб;

25 — 27 групи щурів утримували у зоні Чорнобильської АЕС на протязі 3,
12 та 24 міс., тобто в умовах максимально наближених до реальних
післяаварійних радіаційних обставин на ЧАЕС. При цьому розрахункові
поглинуті дози опромінення становили відповідно 4; 34 та 66 мГр.

Другий етап роботи було спрямовано на вивчення шляхів та можливостей
фармакологічної, харчової (аліментарної) та немедикаментозної (НПГ)
антиоксидантної корекції післярадіаційних порушень перекисно-окисних ,
енергогенеруючих процесів та морфофункціонального стану головного мозку.
Дослідження впливу фармакологічних, з антиоксидантними властивостями
корегуючих факторів — диметилсульфоксиду (ДМСО) і карнозину було
проведено через 7, 14 та 36 діб після зовнішнього рентгенівського або
внутрішнього радіонуклідного 137Cs опромінення щурів.

на 28—30 групах тварин вивчали вплив разового зовнішнього R-опромінення
у дозі 52 мКл/кг та антиоксидантні властивості ДМСО (50 мг/кг *),
карнозину (10 мг/кг *) або комбіновану дію обох цих препаратів * у
відповідних дозах;

31, 32 групи щурів складали тварини, піддані внутрішньому опроміненню
137Cs з активністю 600 Бк на добу, які отримували ДМСО (10 мг/кг**) або
карнозин (5 мг/кг**) у продовж 30 діб;

33 групу складали щури, піддані внутрішньому опроміненню 137Cs з
активністю 600 Бк на добу і впливу комбінованої дії ДМСО (10 мг/кг**)
та карнозину (5 мг/кг**);

Антистресова (адаптогенна) активність ДМСО [Н. В. Гуляева, 1992]
обгрунтовує використання цього препарату поряд з токоферолом та іншими
АО як ад’юванта в терапії різних нейрохірургічних захворювань, які
супроводжуються порушенням психоемоціонального статусу хворих. Цікавою
особливістю цього препарату є те, що окисно-відновні реакції за участю
ДМСО можуть проходити не тільки в умовах in vitro, але й in vivo,
оскільки він синтезується в біологічних системах в реакціях дегідратації
сірковмістних амінокислот, тобто, ця сполука є природньою. Застосування
карнозину з метою антиоксидантної корекції ПОЛ мозку в післярадіаційному
періоді також диктувалося тією обставиною, що це природня сполука [А.А.
Болдырев, 1991; Н. В. Гуляева, 1992]. Карнозин, як і ДМСО, в разі
біологічної дії не порушує мембранного бішару клітин, навіть при
використанні його у високих концентраціях. Ця його дія відрізняється від
дії ?-токоферолу щонайменше у двох відношеннях: з одного боку,
карнозин не тільки гальмує вільнорадикальні процеси, але й активно
нейтралізує вже утворені продукти ПОЛ (чого ?-токоферол робити
невзмозі); з іншого боку, стабілізуючи гідрофобний шар клітинної
мембрани, він захищає її від негативного впливу перекисного окислення.

На 34–36 групах тварин проведено дослідження антиоксидантного впливу
адаптації до гіпоксії середньогір’я на активність вільнорадикальних і
окисно-фосфорилуючих процесів при дії імобілізаційного стресу (34
група), довготривалої гіпербаричної оксигенації — утримування тварин
протягом 3 год під тиском 81,04 кПа (35 група) та загального
рентгенівського опромінення у дозі 77 мКл/кг (36 група);

37, 38 групу тварин формували з кролів та щурів, підданих декомпресії
при тиску 38,2 кПа в продовж 4 діб по 6 год. на добу;

39 група складалась з щурів, підданих зовнішньому R-опроміненню у дозі
0,194 мКл/кг та які у продовж 45 діб проходили реабілітаційний курс НПГ
(1 год щоденно впродовж 25 діб, починаючи з 15-ї доби після
опромінення);

40 групу щурів піддавали внутрішньому радіонуклідному опроміненню
137Cs з активністю 600 Бк щодобово у продовж 30 діб та які проходили
реабілітаційний курс НПГ (1 год щоденно впродовж 25 діб, починаючи з
15-ї доби після опромінення);

41, 42 групу щурів піддавали внутрішньому опроміненню 137Cs з активністю
600 Бк на добу у продовж 30 діб та які щоденно отримували з їжею
екстракт еламіну у концентрації 1,28 г / кг (41 група) або екстракту
гарбуза у концентрації 1,28 г / кг (42 група).

Примітки: * — введення препаратів на 4, 6 и 7 добу після R-опромінення;
** — щоденне введення препаратів починаючи з 15-ї доби від початку
внутрішнього опромінення 137Cs.

При застусуванні еламіну та екстракту гарбуза враховували, що ці
харчові добавки з високими антиоксидантними властивостями крім
мінеральних компонентів та біологічно активних вуглеводів містять значну
кількість аскорбінової кіслоти, тіміну, рибофлавіну, азотних ї
пектинових речовин, жиророзчинних вітамінів, а саме — токоферолів і
каротиноїдів.

В дисертації наведено також результати, які характеризують
адаптаційний вплив гіпоксії середньогір’я (78,7 кПа) на антиоксидантний
статус людини. При проведені біохімічних спостережень використовували
кров добровольців, які в до- та в післяадаптаційний до гіпоксії період
піддавались фізичним навантаженням, різним температурним (від -15?С до
-50?С, а також від 0?С до +100?С) та гострим гіпоксичним впливам
(«підйом» у барокамері до 38,2 кПа).

В роботі приведено дані спостережень антиоксидант-нормалізуючої дії НПГ
(дихання пацієнтів протягом 5 хв. гіпоксічною газовою сумішшю, яка
містила 12 % кисню, а потім 5 хв. – з нормальним вмістом кисню 21%;
тривалість сеансу 1 год) при лікуванні хворих на пострадіаційну
енцефалопатію (32 особи). Порівнювали вплив загального курсу лікування,
або 12 сеансів НПГ на показники про-антиоксидантного статусу в крові
хворих; також вивчали антиоксидантну дію НПГ без застосування
традиційних методів лікування. У контролі використовували кров донорів —
17 осіб.

При оцінці критеріїв активності вільнорадикальних реакцій переокиснення
та антиоксидантної стійкості організму проводили визначення:

ліпідних гідропероксидів— початкових продуктів ПОЛ [Л. А. Романова,
И. Д. Стальная, 1977];

рівня малонового діальдегіду (МДА за ТБК-активними речовинами) — одного
з ключових продуктів ПОЛ [И. Д. Стальная, Т. Г. Гаришвили, 1977];

перекисної резистентності еритроцитів (ПРЕ — % гемолізованих
еритроцитів) [А. А. Покровский, А. А.
Абраров, 1972], основополагаючі принципи цієї методики було також
використано при визначенні рівня вмісту ендогених перекисів (ЕП) тканини
мозку;

шиффових основ — кінцевих продуктів ПОЛ [C. S. Chio, A. H. Tappel,
1969];

активності ключових ферментів антиоксидантного захисту —
супероксиддисмутази (СОД) [Б. Н. Матюшин, А. С. Логинов, В. Д. Ткачев,
1991] та каталази [М. А. Королюк, Л.И Иванова, И.Г. Майорова, 1988];

спонтанної хемілюмінесценції (СХЛ), яка характеризує співвідношення
про- та антиоксидантних складових перекисно-окисних процесів [Я. И.
Серкиз, Е. Е. Чеботарев, В. А. Барабой, 1984] та індукованої
хемілюмінесценції (ІХЛ) [А. К. Закарян, Ю. В. Бабок, 1974];

триболюмінесцентного світіння [В. Э. Орел, В. А. Барабой, 1983];

рівня ?-токоферолу [И. В. Кузьменко, Н. И. Куница, Г. В. Петрова, 1983];

параметрів глютатіонової захисної системи, насамперед вмісту
відновленого глютатіону, активності глютатіонредуктази та
глютатіонпероксидази [Г. О. Кругликова, Ц. М. Штутман, 1976];

Енергогенеруючу функцію органів та тканин досліджували, застосовуючи
полярографічний метод визначення інтенсивності окисного фосфорилування
за інтенсивністю споживання кисню гомогенатом або мітохондріями мозку
[Е. Н. Виноградова и др., 1963].

Визначення типу нервової системи тварин проводили за методикою
відкритого поля [Я. Буреш и соавт., 1991], відбираючи щурів з високою
(ВЛА) та низькою (НЛА) локомоторною активністю.

Морфометричні та електронномікроскопічні дослідження головного мозку
проводили, як описано [А. Т. Носов, 1985].

При статистичному опрацюванні результатів досліджень використовували
критерій Ст’юдента-Фішера, як описано [О. П. Минцер и др., 1991].

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Прооксидантно-антиоксидантний статус у крові ліквідаторів аварії на
ЧАЕС. Метою досліджень на першому етапі було визначення активності ВРП
та ФАОС у крові людей хворих (відповідно діагнозу медичного закладу) на
пострадіаційну енцефалопатію, обумовлену радіоактивним опроміненням, що
сталося наслідком аварії на ЧАЕС. Наведені на рис.1 дані вмісту
ТБК-активних продуктів, перекисної резистентності еритроцитів, а на
рис.2 показники інтенсивності спонтанної хемілюмінесценції у крові
хворих на пострадіаційну енцефалопатію свідчать про виразне активування
перекисно окисних процесів у їх організмі.

Рис. 1. Рівень ТБК-активних продуктів та перекисної резистентності
еритроцитів у крові хворих на пострадіаційну енцефалопатію, % від норми
(дослідження 1992—1995 р.р.)

Рис. 2. Активність спонтанної хемілюмінесценції в крові хворих на
пострадіаційну енцефалопатію, % від норми (дослідження 1992—1995 р.р.)

Резюмуючи дані, викладені рис. 1 і 2, дійшли висновку, що радіаційний
вплив у (відносно) невисоких дозах обумовив розвиток виразного,
довготривалого підвищення активності ВРП та зниження активності ФАОС в
організмі ліквідаторів аварії на ЧАЕС, що в подальшому, безперечно,
сприяло формуванню та розвитку симптомів пострадіаційної енцефалопатії,
відповідно, за механізмом ПОЛ-індукованого радіотоксикозу. Характерно,
аналогічна спрямованість змін відмічена нами і при біохімічних
дослідженнях активності ВРП в крові опромінених щурів.
Прооксидантно-антиоксидантний гомеостаз, окисно-фосфорилувальна функція
та морфо-функціональний стан ЦНС при зовнішньому та внутрішньому
радіаційному опроміненні щурів. Аналізуючи результати досліджень, які
наведено на рис.3 слід відмітити, що одноразове загальне R-опромінення
щурів у дозах 13 або 52 мКл/кг обумовило суттєве підвищення у крові
вмісту малонового діальдегіду (за ТБК- продуктами). У крові опромінених
тварин спостерігалось також значне пригнічення перекисної резистентності
еритроцитів (рис. 4); причому, за дози опрмінення 13 мКл/кг відмічено
більш виразні зміни, а ніж за опромінення 52 мКл/кг. Наведене констатує
відсутність дозозалежного ефекту.

Рис. 3. Динаміка змін вмісту ТБК-активних продуктів у плазмі крові щурів
після одноразового загального рентгенівського опромінення, % відносно
контролю.

Рис 4. Динаміка змін перекисної резистентності еритроцитів крові щурів
після одноразового загального рентгенівського опромінення ( відсоток
зруйнованих еритроцитів).

Вивчення змін активності ВРП у крові опромінених щурів проводили
паралельно з дослідженням стану перекисно-окисних процесів у їх мозку
(рис. 5, 6).

Рис 5. Динаміка змін рівня ТБК-активних продуктів в тканині мозку щурів
після загального рентгенівського опромінення, % відносно контролю.

Рис. 6. Динаміка змін рівня ендогенних перекисів у мозку щурів після
загального рентгенівського опромінення (у % гемолізованих еритроцитів),
% відносно контролю.

Характер наведених на рис. 5 даних свідчить, що загальне разове
R-опромінення у різних дозах викликає досить схожі зміни вмісту
ТБК-активних продуктів. Спостерігається максимально високий підьом
малонового діальдегіду в перші години та сутки і, дещо меньший, але
вірогідно підвищений у віддалений період спостережень. Слід відзначити,
що у цьому випадку зафіксовано ідентичний, суттєво-підвищений вміст
ендогених перекисів у перші години та сутки досліджень, який дещо
видозмінювався через 6,5 міс. за дози 52 мКл/кг, але через 9 міс. він
був вірогідно забагато вищим від рівня контрольних величин. Аналогічний
характер відслідковувся при вивченні стану змін рівня ендогених
перекисів мозку (рис.6). Отримані дані також свідчать, що дія
іонізуючого опромінення пов’язана не тільки з безпосередньою активацією
ВРП, але й зі значним пригніченням системи АО-захисту мозку, що
характеризує його високу чутливість до впливів іонізуючої радіації у
“малих” дозах. З наведеного видно, що мозок реагує на опромінення
виразніше ніж кров. Це особливо добре демонструють отримані достовірні
показники ІХЛ (контроль: кровь -1842±143, мозг – 422±36 імп/сек) після
рентгенівського опромінення у дозі 13 мКл/кг (кровь — 2072±99, мозг —
529±50 імп/сек) що відповідає 113% та 125% відносно контролю.
Характерно, із збільшенням дози до 52 мКл/кг особливості дії опромінення
на ВРП інтенсивніше проявлялись в крові (показник ІХЛ відносно контролю
становив 135 % для крові та 129% для мозку).

При вивченні ПОЛ та енергогенеруючих процесів в мозку щурів за умов
впливу зовнішного фракціонованого рентгенівського (табл. 1, 2) та
внутрішнього радіонуклідного опромінення (рис.7, 8, табл. 3)
встановлено, що за цих умов відбувається активація ВРП та пригнічення
системи АО-захисту. Зокрема, спостерігали істотне підвищення
ТБК-активних продуктів, ендогенних перекисів у мозку та кількості
гемолізованих еритроцитів при визначенні ПРЕ у крові.

Таблиця 1

Активність перекисного окиснення ліпідів в крові та мозку щурів після
зовнішнього фракціонованого рентгенівського опромінення (0,194 мКл/кг на
фракцію протягом 30 діб; сумарна доза 5,8 мКл/кг); М±m; n = 16

Група ТБК-активні продукти в плазмі крові, мкмоль/мл Перекисна ре-
зистентність еритроцитів,

% гемоліз. еритроцитів ТБК-активні продукти в мозку,

мкмоль /г тканини Ендогенні перекиси у

мозку, % зруйнов. клітин Рівень шиффових основ у тканині мозку, відн.од.
флюоресценції

Контроль 1,33±0,01 6,76±0,16 3,37±0,09 7,68±0,49 43,0±7,0

Дослід 1,56±0,05* 10,82±0,79* 3,69±0,07* 13,40±1,88* 26,60±1,3*

% 117,3 160 109,5 174,5 62

Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 Зміни показників ПОЛ свідчать, що зовнішнє опромінення обумовило достовірну активацію ВРП (за ТБК-продуктами і ендогеними перекисами) та пригнічення системи АО-захисту (за показниками ПРЕ). При цьому також відмічено суттєве гальмування окисно-фосфорилувальної активності мітохондрій мозку (табл. 2). Взагалі, на цьому етапі аналізу наведеного експериментального матеріалу слід обов”язково відмітити досить суттєвий кореляційний зв”зок (r) між змінами активності усіх перекисно-окисних показників у крові та мозку опромінених різними дозами та у різний спосіб щурів. Наприклад, вміст ТБК-активних продуктів у крові щурів, підданих загальному R-опроміненню дозою 13 мКл/кг становив 1,66; 1,65; 1,5; 1,49; 1,66;1,66; 1,65; 1,51; 1,49 мкмоль/мл; у мозку -- 7,08; 4,54; 5,3; 3,04; 6,9;7,18; 6.91; 4,54; 5,3; 3,04; коефіцієнт r мав вагоме значення: 0,67. Характерно, локальне опромінення головного мозку обумовило більш виразний кореляційний звязок. Показники крові становили 1,9; 1,85; 1,49;1,65; 2,15; 1,67 мкмоль/мл, мозку -- 4,64; 4,52; 2,56; 3,17; 5,3; 3,32; коефіцієнт r = 0,97. З наведеного можемо зробити два висновки. Перше, високий показник r безсумнівно свідчить, що зміни активності перекисно-окисних процесів, які протікають у крові опромінених ссавців, мають обов”язково протікати і у їх мозку. По-друге, взаємозв”язок процесу ПОЛ у крові та мозку інтенсивніше проявляється при локальному опроміненні тварин. Таблиця 2 Показники окисного фосфорилування гомогенатів мозку щурів після зовнішнього фракціонованного рентгенівського опромінення (0,194 мКл/кг на фракцію, щодобово 30 діб, сумарна доза 5,8 мКл/кг); M±m; n = 8—9; субстрат окиснення – сукцинат Показники Вид впливу Швидкість споживання кисню, ммоль/мг білка/хв V2 V3 V4o ДKЧ AДФ/О Vднф, ммоль/мг білка/хв Інтактні самці (контроль) 17,7?0,6 63,0?0,9 17,0?0,6 3,74?0,13 2,72?0,04 73,6?2,8 Опромінені 17,0?0,1 54,6±1,8* 17,5?0,2 3,13±0,11* 2,39±0,06* 51,4±2,8* % 99 87 102 84 88 69 Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 Найбільш суттєві зміни прослідковувались при споживанні кисню мітохондріями у стані V3 — (в процесі фосфорилування), що мало негативний ефект при розрахунках коефіцієнту дихання за Чансом (ДКЧ) та показників енергетичного виходу АДФ/О. Аналогічні за характером зміни відбуваються також у крові та мозку щурів після внутрішнього радіонуклідного опромінення. Зокрема,спостерігається активація ПОЛ у крові (з максимумом в 1й та 9-й місяці) і мозку (див. рис. 7, 8). Більш того, через 3, 6 і 9 місяців в мозку активність була набагато вища за ту, що спостерігали в крові. Зростання активності ПОЛ відмічали як на початкових, так і на кінцевих етапах спостережень, при цьому антиоксидантна стійкість організму все більш знижувалась. Рис 7. Вплив щоденного парентерального введення радіонукліду цезію-137 на стан активності перекисного окиснення ліпідів у крові щурів; % відносно контролю. Рис 8. Вплив щоденного параентерального введення радіонукліду цезію-137 на стан активності перекисного окиснення ліпідів у мозку щурів; % відносно контролю Таблиця 3 Окисне фосфорилування гомогената мозку щурів, яких піддавали внутрішньому опроміненню радіонуклідами 137Сs протягом 30 та 45 діб, M±m; n = 10—12; субстрат окиснення – сукцинат Показники Вид впливу Швидкість споживання кисню, ммоль/мг білка/хв V2 V3 V4o ДKЧ AДФ/О Vднф, ммоль/мг білка/хв Vf АДФ, нмоль /мг білка/хв. 30 діб Контроль 18,5±0,8 66,2±0,8 17,3±1,2 3,97±0,24 2,72±0,05 76,2±2,12 230±18,6 Опромін. 17,9±0,4 56,2±3,4* 17,0±0,4 3,30±12* 2,63±0,06 69,7±4,1 190±20,0* % 96 85 98 83 96 91 82 45 діб Контроль 17,7±0,6 63,0±0,9 17,0±0,6 3,74±0,13 2,72±0,04 73,6±2,3 - Опромін. 17,1±0,8 54,6±2,9* 16,7±0,6 3,27±0,9* 2,57±06* 65,4±2,1* - % 96 87 98 87 94 88 - Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 Вплив внутрішнього, як і зовнішнього, іонізуючого опромінювання супроводжувався гальмуванням енергогенеруючої функції ЦНС. Порівнюючи, відмічаємо (табл. 2, 3), що зовнішнє опромінення призводило до дещо більш суттєвого радіаційного ефекту, гальмуючи більш виразно дихальний контроль, швидкість споживання кисню в процесі фосфорилування АДФ та при досліджуванні впливу роз’єднувального фактора (Vднф), більш виразно гальмуючи показник енергетичного виходу (коефіцієнт АДФ/О знизився на 12 %). Проведено аналіз особливостей динаміки ПОЛ в крові та мозку за умов локального R-опромінення голови і тулуба щурів, в порівнянні із загальним R-опроміненням (рис. 9, 10). А Б Рис. 9. Зміни рівня ТБК-активних продуктів ПОЛ (А) та ендогенних перекисів (Б) в гомогенатах мозку щурів після локального (голови) і тотального рентгенівського опромінення в дозі 52 мКл/кг; % відносно контролю Рис. 10. Рівень активності перекисного окиснення ліпідів у мозку та крові щурів через місяць після одноразового рентгенівського опромінення в дозі 52 мКл/кг, % відносно контролю I — вміст ТБК-активних продуктів у мозку; II — рівень ендогенних перекисів у мозку; III — рівень шиффових основ у мозку; IV — вміст ТБК-активних продуктів у крові; V — процент гемолізованих еритроцитів Виявлені зміни свідчать, що вони є наслідком у першу чергу порушень про-антиоксидантного гомеостазу, які відбуваються при опроміненні мозку. З початку і до кінця експерименту спостерігалось підвищення активності ВРП в пострадіаційний період як у тканині мозку, так і в крові (тобто в організмі в цілому), причому у мозку порушення показників було більш виразним. Отже, на підставі порівняльного аналізу стверджуємо, що основний внесок у променеву активацію ПОЛ в ЦНС щурів вносить прямий вплив радіації на головний мозок. Мозок сам по собі активно відповідає на відносно невеликі дози іонізуючої радіації ініціацією реакцій ПОЛ, а от, антиоксидантна стійкість ЦНС здебільшого (рис. 10) залежить від її стану в усьому організмі. Аналізуючи показники пострадіаційного морфофункціонального стану нервових клітин мозку (табл. 4) та результати гістологічних, електронно-мікроскопічних та ензимо-гісто-хімічних досліджень встановили, що при загальному опроміненні тварин (13 і 52 мКл/кг) можна виділити чотири стадії змін тканини головного мозку: перша стадія (перша доба після опромінення) — реактивні зміни частини нейронів з частковим посиленням енергопродукуючої та білоксинтезуючої функцій цих клітин; друга стадія (1—7 доба після опромінення) — початок дистрофічних змін з боку мітохондрій, та зниження білоксинтезуючої функції основної маси нейронів і зменшення площі, що займає хроматин; третя стадія (7—14 доба після опромінення) — спостерігаються дистрофічно-деструктивні зміни та початкові прояви компенсаторних реакцій; четверта стадія (14—30 доба після опромінення) — характеризується виразними регенераторними процесами і залишковими проявами дистрофічно-деструктивних змін. Таблиця 4 Параметри морфофункціонального стану нервових клітин через 30 діб після зовнішнього рентгенівського опромінення; M±m; n = 8—9; Параметри Кора Гіпоталамус Дози опромінення, мКл/кг Дози опромінення, мКл/кг Контроль 13 52 Контроль 13 52 Хроматин, % 17,2±0,7 11,6±1,5* 12,3±1,2* 14,1±0,9 12,5±0,7* 13,3±0,9 Синапси (довж. акт. зони/ довж. контакту) 0,74±0,02 0,61±0,02 0,64±0,03 0,73±0,02 0,69±0,02 0,65±0,03 Синаптичні пухирці, кількість 71±7 57±6* 56±2* 69±3 62±1* 66±5 Мітохондрії, площа, % 13,2±1,2 11,6±1,0 10,1±0,9* 18,5±1,2 9,6±0,4* 9,1±0,2* Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05. Аналогічні, але дещо більш виражені зміни показників морфофункціонального стану нервових клітин мозку спостерігаються і після 30 діб внутрішнього радіонуклідного опромінення (табл. 5): найбільш виражені зміни структурно-функціональної цілісності нейроцитів проявляються в перший місяць після внутрішнього радіаційного опромінення; у наступні 8 місяців темп наростання дистрофічно-деструктивних змін клітинних елементів головного мозку помітно знижується. На тлі наявних дистрофічних змін спостерігаються початкові процеси внутрішньоклітинної регенерації, які незначно виражені, що дає підставу відмічати слабко протікаючі компенсаторно-пристосувальні процеси в основній масі нейронів; дистрофічно-деструктивні зміни нейронів в ядрах гіпоталамічної області при радіонуклідному опроміненні більш виражені, ніж у кіркових відділах головного мозку, що свідчить про більш високу радіочутливість гіпоталамусу. Таблиця 5 Параметри морфофункціонального стану нервових клітин мозку після 30 діб внутрішнього радіонуклідного опромінення щурів 137Сs; M±m; n=10 Параметри К о р а Гіпоталамус Контроль 30 діб Контроль 30 діб Хроматин, % 38,0±3,0 21,9±2,5* 54,0±4,0 26,3±2,8* Мітохондрії, площа,% 26,0±2,1 17,0±1,8* 32,0±2,6 20,3±2,2* Синапси (довж. акт. зони/ довж. контакту) 0,91±0,02 0,33±0,01* 0,80±0,02 0,28±0,01* Синаптичні бульбашки, кількість 85,0±6,0 47,0±5,2* 102,0±7,2 56,0±5,4* Примітка: * — різниця з контролем достовірна, Р<0,05 Дослідження впливу внутрішнього опромінення щурів з різною локомоторною активністю на ПОЛ в мозку та крові сприяло з’ясуваню, якою мірою ефект радіаційного впливу є залежним від вихідної реактивності ЦНС (рис. 11). Рис. 11. Активність перекисного окиснення ліпідів у крові та мозку щурів-самців з низькою та високою локомоторною активністю, яких піддавали внутрішньому опроміненню радіонуклідом 137Cs протягом 3 міс. На підставі наведених даних прийшли висновку, що ВРП і антиоксидантний статус в мозку та крові опромінених щурів певною мірою визначається типом нервової системи, що в значній мірі реалізується через симпато-адреномедулярну--гіпоталамо-гіпофізарно-кортикоадреналову систему [П. Д. Горизонтов1976, 1983; В.И. Кулинский 1987, В.Ф.Чеботарев і співавт. 1990]. Проведено дослідження активності окисно-фосфорилувальної та про-антиоксидантної рівноваги в крові та мозку щурів, що народилися від тварин, які зазнали внутрішнього (Cs137-- радіонуклідного) і зовнішнього (рентгенівського) радіаційного опромінення в нелетальних дозах (табл. 6, 7). Таблиця 6 Показники інтенсивності ПОЛ у крові та мозку нащадків 1-го покоління, отриманих від щу- рів, яких піддавали одноразовому загальному R-опроміненню у дозі 52 мКл/кг;M±m; n = 13 Показник Контроль Дослід % від контр. ТБК-активні продукти плазми крові, мкмоль/мл 1,52±0,18 1,59±0,08 105 ПРЕ, % гемолізованих еритроцитів 11,49±1,37 12,20±1,76 106 ІХЛ крові, імп/с 1174±160 1200±116 102 ТБК-активні продукти тканини мозку, мкмоль/г тканини 2,98±0,17 3,03±0,18 102 ЕП, % зруйнованих еритроцитів 8,46±0,6 6,65±0,38 78,6* ІХЛ тканини мозку, імп/с 323±29 323±19 100 Таблиця 7 Показники інтенсивності ПОЛ у крові та мозку нащадків 1-го покоління, отриманих від щурів, яких піддавали внутрішньму 137Сs радіонуклідному опроміненню; M±m; n = 14-15 Показник 3 міс 9 міс Контроль Дослід % Контроль Дослід % ТБК-активні продукти плазми крові, мкмоль/мл 1,52±0,18 2,33±0,29* 153 1,31±0,12 1,68±0,10* 128 ПРЕ, % гемолізованих еритроцитів 11,49±1,37 11,80±1,0 103 20,42±1,44 25,82±0,80* 126 ІХЛ крові, імп/с 1174±107 1507±103 128 2291±345 3599±477 157 ТБК-активні продукти тканини мозку, мкмоль/г тканини 2,98±0,17 5,19±0,2* 174 4,08±0,17 5,17±0,22* 127 ЕП, % зруйнованих еритроцитів 8,46±0,9 9,85±0,15 116,5 6,40±0,25 7,51±0,13* 117 ІХЛ тканини мозку, імп/с 323±29 363±21 112 331±34 331±12 100 Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 Аналізуючи ці дані, приходимо висновку, що активність ПОЛ у крові та мозку першого покоління нащадків щурів, отриманих від тварин, яких піддавали одноразовому рентгенівському опроміненню, практично не змінюється (табл. 6). При цьому внутрішнє радіонуклідне опромінення обумовлює в крові та мозку щурів пролонгацію активуючого ПОЛ ефекту, яке було відмічено у маточного поголів”я. Що характерно, пострадіаційна антиоксидантна неспроможність біологічної системи має досить помітне значення у ланцюгу змін активності ВРП (табл. 7). Таблиця 8 Показники окисного фосфорилування гомогенату мозку щурів-самців 1-го покоління, отриманих від тварин, яких піддавали внутрішньому опроміненню 137Сs впродовж одного місяця; M±m; n = 20 Показники Вид впливу Швидкість споживання кисню, ммоль/мг білка/хв V2 V3 V4o ДKЧ AДФ/О Vднф, ммоль/мг білка/хв субстрат окиснення – сукцинат Інтактні самці (контроль) 17,7±0,6 63,0±0,9 17,0±0,6 3,74±0,13 2,72±0,04 73,6±1,8 1-е покоління 18,2±0,4 63,2±1,6 17,1±0,5 3,71±0,06 2,68±0,03 70,7±0,9 % 102 100 100 99 98 96 субстрат окиснення — глутамат Інтактні самці (контроль) 13,3±0,8 49,6±0,7 13,1±0,8 3,90±0,10 3,76±0,04 61,9±1,1 1-е покоління 13,0±0,4 45,2±2,0* 12,7±0,4 3,74±0,04 3,75±0,01 57,8±1,9* % 100 91 96 96 99 93 Примітка. * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05. Аналіз наведених в табл. 8 даних свідчить, що окисно-фосфорилувальна функція в мозку щурів 1-го покоління також зазнає змін, але менш виражених, ніж у їх батьків. Оцінюючи подовжений ефект радіації робимо висновок, що і енергогенеруюча функція в мозку нащадків також дещо „страждає”. Особливо цей ефект спостерігався при використанні субстрату окиснення глутамату. Проведено дослідження дії радіаційного чинника в залежності від типу нервової системи, що, до речі, підтверджується більш високою радіаційною чутливістю відносно фосфорилувальної функції мітохондрій мозку маточного поголів'я. Встановивши можливість трансформування внутрішнього радіаційного опромінення на активність перекисно-окисних процесів у нащадків опромінених щурів, простежили також залежність цього ефекту від локомоторної активності цих тварин, що, певною мірою, характеризувало особливості впливу радіаційного чинника в залежності від типу нервової системи (табл. 9, 10). Наведені дані свідчать, що у щурів, які народилися від тварин, підданих довготривалому внутрішньому опроміненню, спостерігається пролонгація ефектів променевого ураження, що проявляється у зміні інтенсивності вільнорадикальних процесів і стійкості АО-систем в мозку і в крові. Вираженість цих змін залежить від локомоторної активності тварин: у щурів з ВЛА зміни більш виражені, ніж у тварин з НЛА. Таким чином, "слід" від опромінення батьків зберігається, тобто відтворюється і у їх нащадків, як наслідок успадкованих особливостей в системі нейрогуморальної (нейроендокринної) регуляції, і тому зміни виразніші в осіб з підвищеною рухливістю та силою нервових (нейроендокринних) реакцій. Таблиця 9 Показники інтенсивності ПОЛ у крові нащадків першого покоління з високою та низькою локомоторною активністю, отриманих від щурів, яких піддавали внутрішньому опроміненню 137Сs впродовж 3 місяців; M±m; n = 42 Показник Стать ВЛА НЛА Контроль Дослід % Контроль Дослід % ТБК-активні продукти крові, мкмоль/мл самці самиці 2,70±0,16 2,35±0,05 3,30±0,18* 2,81±0,18* 122 120 1,94±0,12 1,72±0,09 1,99±0,19 1,69±0,37 103 98 ПРЕ, % гемолізованих еритроцитів самці самиці 8,00±0,50 10,05±0,55 9,88±0,70* 11,88±0,45* 123 118 6,09±0,80 8,88±1,25 7,13±0,72 9,36±0,92 117 105 ІХЛ крові, імп/с cамці самиці 741±63,0 734±56,0 704±58,5 919±74* 98 125 561±31,0 726±140 451±45 834±93 80 115 СОД, ум.од. екст./ мг білка/10 хв самці 13,88±0,87 11,31±1,78 81 13,87±0,87 12,03±1,78 87 Каталаза, мкат/ л самці 12,12±1,01 10,06±0,72 83 12,12±1,01 11,16±0,72 92 Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 Таблиця 10 Показники інтенсивності ПОЛ у мозку нащадків першого покоління з високою та низькою локомоторною активністю, отриманих від щурів, яких піддавали внутрішньому опроміненню 137Сs впродовж 3 місяців; M±m; n = 42 Показник Стать ВЛА НЛА Контроль Дослід % Контроль Дослід % ТБК-активні продукти мозку, мкмоль/г тканини самці самиці 2,62±0,42 4,80±0,26 8,57±0,38* 6,51±0,25* 327 136 3,63±0,27 6,25±0,43 5,33±0,42* 6,51±0,25 147 104 ЕП, % зруйнованих клітин самці самиці 11,84±1,23 2,88±0,28 19,40±2,99* 3,68±0,38* 164 128 8,00±0,29 9,06±0,36 9,83±0,53* 10,31±1,25 123 114 СОД, ум.од. екст./ мг білка/10 хв самці 14,25±0,77 9,24±1,48* 65 14,25±0,77 10,65±1,48* 75 Каталаза, ммоль/хв на мг білка самці 16,09±1,19 13,00±0,85* 81 16,09±1,19 15,09±0,85 94 Шиффові основи, відн.од.флюоресценції самці самиці 29,84±1,95 26,33±1,92 39,40±2,09* 31,21±1,70 132 119 27,74±1,85 21,43±1,03 34,50±2,10* 25,25±0,90* 124 118 ІХЛ тканини мозку, імп/с самці самиці 434±30 120±10 543±36* 159±11* 125 134 165±16,0 226±21,0 251±25* 404±41* 152 179 Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 ¤ O ue …oac ?$?O Oe O ue @ AE) ?? N P ` OJPJQJ h6I1/2 @ @ @ $ @ @ @ @ @ OJPJQJ CJ Y @ j @ / @ / @ ` @ ?? ?F???? @ e @ @ @ @ o O @ j R J @ ?чних досліджень гамма-активності тканини. Результати радіометрії мозку та інтенсивності про- антиоксидантної активності крові та мозку тварин при дії комплексу радіонуклідів 137Cs та 85Sr наведено в дисертації. Дані свідчать про виразну аналогічну дію внутрішнього опромінення лише одним 137Cs з щодобовою активністю 600 Бк. Дуже схожі результати отримані нами при утриманні щурів в умовах Чорнобильської зони (1990 р.) (рис. 12). Цей цикл досліджень виконано на тваринах, які безперервно перебували в м. Чорнобилі впродовж 3, 12 і 24 місяців, тобто в умовах, максимально наближених до реальних радіаційних обставин. При цьому розрахункові поглинуті дози опромінення становили відповідно 4, 34 та 66 мГр. Рис. 12. Активність ПОЛ в крові та мозку щурів, яких утримували в умовах Чорнобиля; % відносно контролю Після 3-місячної експозиції спостерігалося збільшення концентрації ТБК-активних продуктів у крові на 142 %. Після 12 місяців утримання тварин в цих умовах також спостерігалося збільшення ТБК-активних продуктів, але в дещо меншому ступені — на 49%. Після 24-місячної експозиції активність ПОЛ за цим показником збільшилась у 8 разів (див. рис. 12), що можливо обумовлено виснаженням ендогенних АО-механізмів. У мозку тварин тримісячне утримування в зоні Чорнобиля істотних змін не виявило, але після 12 і 24 місяців експозиції відмічено достовірне підвищення активності ВРП (за ТБК-активними продуктами). Отримані дані можна розглядати як підтвердження припущення про високу чутливість про-антиоксидантної системи мозку до дії радіаційного чинника. Резюмуючи отримані дані, стверджуємо, що тривале перебування тварин у радіаційно шкідливих умовах є фактором, який обумовлює закономірну активацію ПОЛ в крові тварин з максимумом через 3 і 24 місяці. Деяка нормалізація показників ПОЛ, що спостерігається у 12-місячний термін, вочевидь відбувається за рахунок мобілізації систем АО-захисту організму. Така тимчасова нормалізація не відмічається у мозку, що і є особливістю його реакції на дію радіаційного чинника. Враховуючи наведене, слід відмітити: Зі збільшенням тривалості дії радіаційного чинника відповідно зростає час розгортання коливальної реакції-відповіді, навіть якщо сумарна доза радіації зменшується. Найбільш тривалою виявилася реакція на безперервне внутрішнє опромінення радіонуклідом 137Cs або його комбінацією з 85Sr. Наслідки тривалого внутрішнього опромінення виявилися більш значними, ніж одноразового зовнішнього радіаційного впливу, хоч сумарна доза внутрішнього опромінення була істотно меншою. Отже, сам фактор тривалості дії радіації, а відтак безперервної індукції вільних радикалів та пероксидів відіграє, безперечно, головну роль. Одним з наслідків тривалого внутрішнього опромінення тварин є, скоріше за все, передача нащадкам певної генної інформації відносно розрегульованості окисно-антиоксидантної рівноваги, що і веде до підвищення у них інтенсивності ПОЛ. Поряд з дозою та тривалістю дії радіаційного чинника, значну роль у реакції-відповіді відіграють також типологічні особливості реактивності організму (яку тестували за локомоторною активністю щурів). Корекція пострадіаційних змін окисно-антиоксидантного гомеостазу головного мозку. Важливою причиною відносної недостатності ФАОС є стрес, у даному випадку обумовлений іонізуючою радіацією. Взагалі засоби корекції ФАОС повинні мати високу антиоксидантну активність та стабілізуючу дію на мембранні комплекси клітин; повинні вільно проникати через ГЕБ, а також мати антисептичні та протинабрякові властивості. Керуючись цим, для корекції змін ПОЛ в пострадіаційному періоді, нами було застосовано три досить різні методичні підходи з метою розширення арсеналу застосовуваних протекторів: 1) антиоксидантна корекція введенням диметилсульфоксиду, карнозину або їх комбінації; 2) фізіотерапевтичний — застосовуючи нормобаричну переривчасту гіпоксію та 3) аліментарний — введення до раціону харчування продуктів природнього походження – екстракту гарбуза та морської капусти (еламіну). І. Першу серію, присвячену обгрунтуванню застосування засобів антиоксидантного захисту було присвячено вивченню дії сполук з антиоксидантними властивостями - ДМСО та карнозину. З наведених у таблицях 11 і 12 даних видно, що рентгенівське опромінення обумовило активацію ПОЛ через 7 та 14 діб як у крові, так і у мозку тварин. Про це свідчить підвищення рівня ТБК-активних продуктів, гідро- та ендогенних перекисів, а також інтенсивності ІХЛ. При цьому спостерігали досить помітне зниження антиоксидантної активності. Введення ДМСО зумовило помітне зменшення пострадіаційних порушень ПОЛ. Радіопротекторна дія карнозину була ще більш вираженою. Аналіз цих даних безперечно свідчить, що цей препарат має унікальну властивість нормалізувати зміни активності ВРП, обумовлені впливом радіаційного фактору. Таблиця 11 Показники активності перекисного окиснення ліпідів та антиоксидантного захисту в крові та мозку щурів через 7 діб після рентгенівського опромінення дозою 52 мКл/кг і введення ДМСО (50 мг/кг) та карнозину (10 мг/кг); M? m; n = 30 Показники Контроль Опромінення ДМСО Карнозин ДМСО + карнозин Кров ТБК, мкмоль/мл плазми 1,03?0,08 2,06?0,08* 1,34?0,14* ** 1,17?0,16 ** 1,09?0,10 ** % 200 130 114 106 ПРЕ, % гемолізов. еритроцитів 20,78?3,76 59,77?1,55* 33,55?3,7* ** 31,58?4,80** 25,08?5,90** % 288 161 152 121 ІХЛ, імп/с 1095?93 1780?37,5* 1441?180** 1410?176** 1200?164** % 163 132 129 110 Гідроперекиси, відн.од. 0,0997?0,015 0,131?0,005* 0,126?0,006* 0,123?0,002* 0,121?0,006* % 131 126 123 124 СОД, ум.од./мг білка 8,43?1,0 4,72?0,11* 8,26?0,97** 8,49?0,58** 8,29?1,09** % 56 98 100 98 Каталаза мкат/л. 10,78?0,71 6,04?0,35* 6,65?0,75* 7,43?0,60* 7,50?0,29* ** % 56 62 69 70 Мозок ТБК, мкмоль/г тканини 2,39?0,53 6,58?0,28* 5,76?0,32* 5,15?0,32* ** 4,76?0,49* ** % 275 241 215 199 Ендогенні перекиси, % зруйн. клітин 5,80?0,31 9,93?0,99* 9,01?0,59* 6,89?0,19* ** 6,78?0,70** % 172 155 119 117 ІХЛ, імп/с 162?15 350?17* 291?24* 286?31* 258?31,5* ** % 216 180 176,5 159 СОД, ум.од./мг білка 9,36?0,76 5,08?0,60* 6,05?0,49* 8,89?1,2** 6,62?0,99* % 54 65 95 71 Каталаза, ммоль/хв на мг білка 8,10?0,80 11,44?0,17* 8,96?0,94** 11,02?0,56* 9,69?0,55** % 141 110 136 120 Примітки. У табл. 11—14: *—результат статистично достовірно відрізняється від контрольных величин; **—результат статистично достовірно відрізняється від показників при опроміненні; Р<0.05 Таблиця 11 Показники активності перекисного окиснення ліпідів та антиоксидантного захисту в крові та мозку щурів через 14 діб після рентгенівського опромінення у дозі 52 мКл/кг і введення ДМСО (50 мг/кг) та карнозину (10 мг/кг); M?m, n = 30 Показник Контроль Опромінення ДМСО Карнозин ДМСО + карнозин Кров ТБК, мкмоль/мл плазми 1,17?0,03 2,18?0,075* 1,40?0,09* ** 1,37?0,10* ** 1,41?0,09* ** % 186 120 117 121 ПРЕ, % гемолізов. еритроцитів 22,24?2,36 60,96?3,07* 22,53?2,50** 22,91?2,92** 25,83?5,01** % 274 101 103 116 ІХЛ, імп/с 1095?93 1356?131* 1186?153 1089?192 1000?97** % 124 108 99,5 91 Гідроперекиси, відн.од. 0,0845?0,005 0,154?0,008* 0,139?0,009* 0,0975?0,0038** 0,087?0,006** % 182 165 115 103 СОД, ум.од./мг білка 9,71?0,45 5,43?1,0* 7,27?0,91* 8,03?0,66* ** 8,58?0,89** % 56 75 83 88 Каталаза мкат/л 7,53?0,42 3,88?0,67* 5,13?0,77* 5,03?0,85* 5,94?0,46* ** % 51,5 68 67 79 Мозок ТБК, мкмоль/г тканини 2,39?0,28 5,12?0,93* 4,06?0,45* 5,46?0,45* 3,89?0,19* % 214 170 228 163 Ендогенні перекиси, % зруйн. клітин 8,46?0,86 12,37?2,15* 11,90?0,88* 12,05?0,60* 11,44?0,54* % 146 141 142 135 ІХЛ мозку, імп/с 162?10 231?21* 205?12* 192?9* 179?15** % 145,6 126,5 118,5 110 СОД, ум.од./мг білка 15,32?1,09 10,38?1,79* 13,27?0,59 11,70?0,63* 15,13?1,08** % 68 87 76 99 Каталаза, ммоль/хв на мг білка 12,07?0,34 19,66?2,64* 18,89?2,55* 17,38?1,99* 15,25?0,64* % 163 156,5 144 126 Наведені в табл. 13 дані свідчать про активацію ВРП в крові та мозку тварин, підданих внутрішньому опроміненню. На цому фоні сумісна позитивна протиокисна дія ДМСО та карнозину була більш відчутна у порівнянні з введенням лише одного антиоксиданту. Більш виразно цей ефект спостерігався у мозку. Введення ДМСО обумовило відчутне зменшення активності ПОЛ за рівнем ТБК-активних продуктів, гідро- та ендогенних перекисів. Таблиця 13 Вплив ДМСО (10 мг/кг) та карнозину (5 мг/кг) на показники активності перекисного окиснення ліпідів та антиоксидантного захисту в крові та мозку щурів через 36 діб після початку внутрішнього радіонуклідного опромінення 137Cs; M?m; n = контроль —16; дослід — 28 Показник Контроль Опромінення ДМСО Карнозин ДМСО + карнозин Кров ТБК, мкмоль/мл плазми 1,63?0,09 2,53?0,11* 1,87?0,05** 1,52?0,14** 2,07?0,07* ** % 155 115 93 127 ПРЕ, % гемоліз. еритроцитів 20,45?2,11 60,45?4,85* 40,24?2,87* ** 38,29?3,10** 45,20?6,57* ** % 296 197 187 221 Гідроперекиси, відн.од. 0,135?0,012 0,160?0,005 0,111?0,05 0,116?0,089 0,127?0,02 % 123 85 84 92 СОД, ум.од./мг білку 3,59?0,38 6,51?0,43 4,50?0,35* ** 3,75?0,20* ** 4,30?0,17* ** % 181 125 104 120 Каталаза, М.кат. 9,18?0,36 12,63?0,77* 10,96?0,12** 10,43?0,14** 9,98?0,41** % 138 119 114 109 Мозок ТБК, мкмоль/г тканини 3,78?0,37 10,03?0,34* 7,15?0,36* ** 4,09?0,19** 5,80?0,52* ** % 265 189 108 153 Ендогенні перекиси, % зруйн.клітин 8,64?0,84 10,5?0,15* 9,82?0,72 6,85?0,36** 9,64?0,85 % 122 114 79 112 СОД, ум.од./мг білку 2,80?0,2 6,50?0,48* 2,93?0,16** 2,60?0,19** 3,24?0,38** % 232 105 93 116 Каталаза, ммоль/хв на мг білка 41,59?3,9 56,30?3,00* 54,32?5,05* 36,83?3,2** 33,08?3,17** % 135 131 89 80 Відмічається також зменшення змін показника загальної антиоксидантної активності та суттєва нормалізація ферментативного протиокисного захисту. За введення карнозину (табл. 13) спостерігалася майже повна нормалізація рівня продуктів ВРП. Це ще краще простежується в разі сумісного його введення з ДМСО. У цьому випадку відбувалося відчутне зменшення активності ПОЛ за рівнем ТБК-активних продуктів, гідро- та ендогенних перекисів, а також нормалізація показників як загального, так і особливо ферментативного антиоксидантного захисту. Виражена антиоксидантна дія карнозину має провідне значення і в нормалізації окисно-фосфорилувальних реакцій у мозку щурів, що піддавалися радіонуклідному опроміненню (табл.14). Таблиця 14 Показники окисного фосфорилування у гомогенаті мозку щурів, яким після внутрішнього опромінення 137Cs вводили ДМСО (10 мг/кг) та карнозин (5 мг/кг); M ? m, n = 10—12 Показники Вид впливу Швидкість споживання кисню, ммоль/мг білка/хв V2 V3 V4o ДKЧ AДФ/О Vднф, ммоль/мг білка/хв Vf АДФ, нмоль /мг білка/хв. субстрат окиснення — сукцинат Контроль 17,7?0,60 63,0?0,9 17,0?0,6 3,78?0,12 2,72?0,03 73,6?2,1 253?16,9 Опромінення 17,1?0,8 54,6?2,9* 16,7?0,6 3,27?0,09* 2,47?0,06* 65,4?2,0* 187?14,0* % 96 87 98 86 91 69 74 Опромінення+ ДМСО 17,8?0,4 61,5?1,1 */** 17,4?0,3 3,54?0,07 */** 2,67?0,03* 72,2?1,1 */** 208?13,1* % 100 97 102 94 98 98 82 Опромінення+ карнозин 18,3?0,4 64,3?1,9 17,6?0,3 3,66?0,06 2,67?0,05 71,0?2,9 227?15,7 % 103 102 104 97 98 96 90 Опромінення+ ДМСО + карнозин 17,9?0,4 57,8?1,4 17,3?0,3 3,34?0,08* 2,63?0,04 64,3?2,7* 205?14,5* % 101 92 102 88 97 87 81 субстрат окиснення — глутамат Контроль 13,5?0,30 49,6?2,7 13,1?0,8 3,90?0,02 3,76?0,04 61,9?3,1 200?15,9 Опромінення 11,6?0,4* 41,2?1,7* 11,3?0,4* 3,36?0,07* 3,35?0,06* 40,9?1,0* 167?14,3 % 86 83 86 86 89 66 83 Опромінення + ДМСО 12,6?0,4 44,2?1,2 */** 11,9?0,3 3,77?0,09 */** 3,67?0,03* 56,9?1,0 */** 203?16,01 % 94 89 91 97 98 92 101,5 Опромінення+ карнозин 13,3?0,3** 48,8?1,7 12,5?0,2 3,85?0,09 3,72?0,03 60,0?2,2 207?13,7 % 98 98 95 99 99 97 104 Опромінення+ ДМСО + карнозин 11,9?0,5* 45,9?2,4 12,0?0,7 3,81?0,09 3,62?0,04 58,3?2,7 202?14,5 % 88 93 92 98 96 94 101 Примітки: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05; ** — різниця з аналогічним показником у тварин, яких піддавали лише опроміненню, достовірна; Р<0,05 При введенні цього гістидин-вмістного дипептиду підвищується активність реакцій генерування енергії, що також свідчить про нормалізацію процесу переокиснення. Так, дихання гомогенатів мозку опромінених щурів у спонтанному режимі і в період фосфорилування не відрізняється від контрольних величин. Це обумовлює практично повну нормалізацію коефіцієнтів ДКЧ і АДФ/0, показника швидкості фосфорилування АДФ і сполученість дихання та фосфорилування. Слід відмітити також досить суттєвий коригуючий вплив самого димексиду. Такий саме позитивний вплив на окисно-фосфорилувальну функцію опроміненого мозку виявлено і при вивченні сумісної дії обох досліджуваних препаратів. При цьому основою позитивної дії на енергогенеруючу функцію мозку є карнозиновий вплив, оскільки саме йому притаманні більш виражені антиоксидантні властивості. ІІ. Рекомендуючи та впроваджуючи в лікувальну практику пострадіаційної енцефалопатії метод НПГ, керувалися висновками, зробленими на підставі власних експериментальних та клініко-дослідницьких даних, отриманих на ЕМБС, де на адаптованих і неадаптованих до гірської гіпоксії тваринах вивчали дію трьох стрес-агентів різної потужності, які досить істотно активували ПОЛ: імобілізаційного стресу, гіпербаричної оксігенації та рентгенівського опромінення. В дисертації наведено дані, які свідчать, що ефект гіпоксичного впливу є потужним фактором, спроможним нівелювати порушення прооксидантно-антиоксидантного та енергетичного метаболізму у печінці та міокарді, та за рахунок гіпоксичного тренування підвищувати стабілізацію метаболізму ключового антиоксиданту - ?-токоферолу. Позитивний вплив гіпокситренінгу також було продемонстровано наведеними в дисертації дослідженнями, проведеними на добровольцях, які піддавалися в до- та в післяадаптаційний до помірної гіпоксії період різним температурним та гострим гіпоксичним впливам, фізичним навантаженням. З розвитком адаптаціїі до гіпоксії середньогір'я полегшується переносимість гострої гіпоксії, підвищеної та пониженої температури, вибухової декомпресії, імобілізаційного стресу, гіпербаричної оксигенації і т.ін. Для об’єктивізації впливу нормобаричної гіпокситерапії на вільнорадикальні та енергогенеруючі процеси організму і ЦНС було проведено експеримент по вивченню дії гіпоксичного тренування на про-антиоксидантний статус мозку та крові щурів, яких піддавали впливу малих доз зовнішнього фракціонованного рентгенівського (рис.13), або внутрішнього радіонуклідного (рис. 14) опромінення. Рис. 13. Вплив фракціонованного ренгенівського або внутрішнього радіонуклідного опромінення на рівень ТБК-активних продуктів та активність супероксиддисмутази у мозку щурів, які пройшли курс гіпоксичного тренування, % відносно контролю. Рис. 14. Вплив фракціонованного ренгенівського або внутрішнього радіонуклідного опромінення на рівень ТБК-активних продуктів та перекисної резистентності еритроцитів (% гемолізу) в крові щурів, які пройшли курс гіпоксичного тренування, % відносно контролю Проведення курсу гіпокситерапевтичного тренування усіх груп опроміненних тварин обумовило, значною мірою, зниження вмісту ТБК-активних продуктів у крові та мозку; нормалізувало рівень шиффових основ, гідро- та ендогенних перекисів; певною мірою нівелювало зміни в системах антиоксидантного захисту. При цьому повністю нормалізувались показники окисного фосфорилування (табл. 15, 16). Таблиця 15 Показники інтенсивності окисного фосфорилування у гомогенаті мозку щурів, які після фракціонованого R-опромінення проходили курс гіпоксичного тренування; M?m; n = 8—9; субстрат окиснення— сукцинат Показники Вид впливу Швидкість споживання кисню, ммоль/мг білка/хв V2 V3 V4o ДKЧ AДФ/О Vднф, ммоль/мг білка/хв Vf АДФ, нмоль /мг білка/хв. Контроль 17,7?0,6 63,0?0,9 17,0?0,6 3,74?0,13 2,72?0,04 73,6?2,8 227?11,0 Опромінення 17,0?0,1 54,6?1,8* 17,5?0,2 3,13?0,11* 2,39?0,06* 51,4?2,8* 192?18,0* % 96 87 102 84 88 70 85 Опромінення+ гіпокситерапія 18,0?0,6 62,8?3,1 17,4?0,7 3,50?0,09 ** 2,61?0,03 ** 71,0?4,0 ** 210?18,0 % 102 99 102 93 96 96 93 Примітки: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05; ** — різниця з аналогічним показником у тварин, яких піддавали лише опроміненню, достовірна; Р<0,05 Таблиця 16 Показники інтенсивності окисного фосфорилування у гомогенаті мозку щурів, які в період та після завершення внутрішнього 30-добового опромінення Cs13 проходили курс гіпоксичного тренування; M?m; n = 10–12; субстрат окиснення —сукцинат Показники Вид впливу Швидкість споживання кисню, ммоль/мг білка/хв V2 V3 V4o ДKЧ AДФ/О Vднф, ммоль/мг білка/хв Vf АДФ, нмоль /мг білка/хв. Контроль 18,5?0,8 66,2?0,8 17,3?1,2 3,97?0,24 2,72?0,05 76,2?2,12 236?18,6 Опромінення 17,9?0,4 56,2?3,4* 17,0?0,4 3,30?0,12* 2,53?0,06* 69,7?1,1* 190?17,9* % 96 85 98 83 93 91 83 Опромінення+ гіпокситерапія 18,2?0,5 63,2?3,1 17,4?0,7 3,63?0,09 ** 2,68?0,04 74,0?4,0 209?19,0 % 98 95 100 92 99 97 88 Примітки: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05; ** — різниця з аналогічним показником у тварин, яких піддавали лише опроміненню, достовірна; Р<0,05 Проведені морфофункціональні та морфометричні дослідження засвідчили, що дія гіпоксії при зовнішньому та внутрішньому радіаційному опроміненні приводить до відновлення структурної цілості нейронів за рахунок стабілізації білоксинтезуючої і енергогенеруючої функцій цих клітин. Найбільш повне відновлення спостерігається при дослідженні параметрів білоксинтезуючої функції, а відновлення структур, які відповідають за енергогенеруючу функцію клітин, відбувається здебільшого у нейронах сенсомоторної зони кори головного мозку; поряд з цим в нейронах ядер гіпоталамусу відбувається неповне відновлення цих структур у зв’язку з досить об’ємною пострадіаційною деструкцією значної частини мітохондрій. Аналогічна закономірність спостерігається і при аналізі порушення структурної цілосності синаптичного апарату, яка практично повністю відновлюється в нейронах сенсомоторної зони кори (табл. 17). Таблиця 17 Параметри нервових клітин кори головного мозку і гіпоталамуса опромінених щурів, які пройшли курс гіпокситерапевтичного лікування; M?m; п=10 Параметри Відділи голов-ного мозку Контроль Опромінення Опромінення + гіпоксітерапія Хроматин, площа,  % кора 38,0?3,0 22,5?1,5* 34,1?1,6* ** гіпоталамус 39,0?3,0 25,3?1,4* 32,1?1,8* ** Мітохондрії, площа,  % кора 36,8?3,0 26,0?2,1* 30,2?2,0* ** гіпоталамус 45,4?2,8 30,0?2,0* 38,2?2,2* ** Довжина активної зони синапса /довж.контакту кора 0,91?0,02 0,67?0,02* 0,82?0,03* ** гіпоталамус 0,80?0,02 0,55?0,03* 0,70?0,02* ** Синаптичні пухирці, кількість кора 85,0?6,0 42,0?4,0* 72,0?4,5* ** гіпоталамус 102,0?7,0 55,0?5,0* 82,0?5,5* ** Примітка: * — різниця з контролем достовірна, Р<0,05; ** — різниця з аналогічним показником у тварин, яких пііддавали лише опроміненню, достовірна; Р<0,05 Підсумовуючи результати експериментальних досліджень дії помірного впливу гірської гіпоксії та інтервальної нормобаричної гіпоксітерапії, встановили, що за умов дихання тварин газовою дихальною сумішшю зі зниженим рівнем кисню (до 12 %) відбувається суттеве гальмування пострадіаційної гіперактивації ВРП та підвищення активності окисного фосфорилування. Це, ймовірно, обумовлено створенням більш сприятливих умов для включення активного кисню у процеси генерування енергії, що відбувається за рахунок поліпшення перебігу мембранозалежних окисно-відновних процесів. Подальші дослідження були спрямовані на вивчення про- антиоксидантного статусу в крові хворих на пострадіаційну енцефалопатію, яких лікували дією інтервальної гіпокситерапії. Передбачалося, що результати цих досліджень допоможуть у подальшому розробити схему лікувально-профілактичного застосування нормобаричної гіпоксії при пострадіаційних порушеннях ЦНС. Рис. 15. Вплив нормобаричної переривчастої гіпоксії (в комплексному лікуванні) на показники активності ПОЛ в крові хворих на пострадіаційну енцефалопатію порівняно із загальним курсом лікування, % відносно контролю. Таблиця 18 Активність ПОЛ в плазмі крові хворих на пострадіаційну енцефалопатію до і після лікувального сеансу НПГ (дослідження 1992 г.); M±m, n=17 Групи хворих Вміст ТБК-активних продуктів, мкмоль/мл Перекисна резистентність еритроцитів, % гемоліз. клітин Хемілюмінес-ценція плазми крові, імп/с Хворі до проведення лікувального сеансу 1,86±0,18 9,35±2,9 43,3±10,9 Хворі через 30 хв після лікувального сеансу 1,48±0,50 2,64±1,0* 8,3±1,1* % відхилення 79 28 19 Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 . Застосування НПГ у комплексній терапії хворих на енцефалопатію сприяло більш ефективному лікуванню, про що свідчать показники активності ПОЛ та АО-статусу пацієнтів (рис. 15). Помітний ефект спостерігався навіть після одного лікувального сеансу НПГ (табл.18). Інтервальне гіпоксичне тренування сприяло також покращенню формули крові та підвищенню рівня еритроцитів (118,4% проти 102,5% після загального курсу лікування без НПГ). Проведені дослідження дозволяють стверджувати наявність високого безмедикаментозного терапевтичного ефекту нормобаричної переривчастої гіпокситерапії при лікуванні хворих на пострадіаційну енцефалопатію. На підставі цих, а також результатів, що характеризують вплив гіпоксії гірського клімату на різноманітний спектр патофізіологічних проявів [Сутковой та співавт., 1985], переконуємося, що НПГ, подібно до високогірної гіпоксичної адаптаціїі та барокамерної гіпоксії, стимулює власні ендогенні механізми неспецифичної резистентності, серед котрих найважливіше місце посідає стимуляція систем АО-захисту, нейроендокринної регуляції, кровотворення та імунної системи. ІІІ. З метою гальмування ПОЛ за радіаційного впливу вивчали ефект дії еламіну та екстракту гарбуза. Таблиця 19 Вплив внутрішнього опромінення радіонуклідами 137Cs на перекисне окиснення ліпідів та антиоксидантну активність крові та мозку щурів, які отримували екстрат гарбуза та морської капусти; M±m; n = 16 Показники Контроль Введення 137Cs Введення 137Cs + екст. гарбуза Введення 137Cs + екст. еламіну Кров ТБК-активні продукти, мкмоль/мл плазми 1,7±0,1 1,96±0,15 1,8±0,19 1,96±0,24 % відн. контролю 115 106 115 ПРЕ, % гемолізованих еритроцитів 32,32±1,9 40,17±4,1* 20,38±2,9* ** 38,91±2,0* % відн. контролю 124 63 120 ІХЛ, імп/с 588,5±10,1 904±51,7* 609,0±37,8** 693,0±17,2* ** % відн. контролю 158 113 129 Мозок ТБК-активні продукти, мкмоль/г тканини 2,11±0,36 3,97±0,1* 1,98±0,07** 3,1±0,12* % відн. контролю 188 94 147 Ендогенні перекиси, % зруйнованих клітин 4,43±0,4 5,30±0,5* 4,48±0,75 4,85±0,36 % відн. контролю 120 101 109 ІХЛ, імп /с 39,6±3,4 65,9±6,5* 35,9±6,65** 51,6±4,3* % відн. контролю 166 91 130 Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 Вплив екстрактів еламіну та гарбуза на протікання процесів ПОЛ у крові та мозку опромінених щурів (табл.19) мав однонаправлену дію, але застосування екстракту гарбуза обумовило більш виражені позитивні зміни. Як у крові, так і особливо у мозку повністю нормалізувався рівень ТБК-активних речовин, ІХЛ, а також ферментів АО-захисту — СОД і каталази. Як наслідок позитивних змін в реакціях ВРП, в ЦНС опромінених щурів відчутною мірою інтенсифікувався енергетичний обмін (особливо за показником споживання кисню у стані V3) (табл. 20). Таким чином, застосування екстрактів еламіну та гарбуза сприяло нормалізації перекисно-окисних процесів, що, в свою чергу, обумовлювало майже повну нормалізацію енергогенеруючої функції мозку. Це досить вагомо підкріплюється морфологічними та електронномікроскопічними спостереженнями. Таблиця 20 Окисне фосфорилування гомогенатів мозку щурів під впливом 30-добового внутрішнього опромінення радіонуклідами 137Cs та екстрактів гарбуза або морської капусти; M±m; n = 4; субстрат окиснення—сукцинат Показники Вид впливу Швидкість споживання кисню, ммоль/мг білка/хв V2 V3 V4o ДKЧ AДФ/О Vf АДФ, нмоль /мг білка/хв. Контроль 16,8?0,4 З5,9?0, 1 15,6 ?0,70 2,3?0,1 2,6?0,03 93,2?2,81 Опромінення 14,5?0,8* 33,0?1,1 17,5?1,0 1,9?0,1* 2,4?0,04* 82,8?2,0* % 86 92 105 83 92 89 Опромінення + гарбуз 15,2?0,6 34,8?1,4 17,4?0,6 2,0?0,1* 2,6?0,03** 90,1?3,4** % 91 97 95 87 100 97 Опромінення + еламін 16,3?0,7 35,8?1,0 16,9?0,5 2,1?0,1* 2,4?0,05* 86,2?2,5 % 97 100 102 92 93 93 Примітка: * — різниця з контролем достовірна; Р<0,05 Підсумовуючи результати досліджень, можна констатувати: 1. Поповнення АО-ресурсів опроміненого організму за рахунок введення антиоксидантів ДМСО та карнозину зумовлює позитивний ефект в умовах як зовнішнього, так і внутрішнього променевого впливу та сприяє нормалізації порушеного прооксидантно-антиоксидантного гомеостазу в організмі та мозку. При застосуванні антиоксидантів у комплексі досягається взаємна і доповнююча стабілізуюча дія препаратів, їх антиоксидантний ефект стає виразним та більш тривалим, що помітно поширюється і на реакції енергогенерування. 2. Ефект адаптації до помірного пониження парціального напруження кисню в повітрі стабілізує, а у випадку патології нормалізує окиснювально-антиоксидантний статус організму, що може складати основу позитивної корекції всіх енергозалежних метаболічних процесів, тобто може бути одним з основних коригуючих чинників при реабілітації хворих різних нозологічних груп. 3. Застосування харчових добавок (екстрактів еламіну та гарбуза) веде до нормалізації перекисно-окисних процесів, що, в свою чергу, обумовлює майже повну нормалізацію енергогенеруючої функції мозку. Це, певною мірою, дозволяє віднести означену групу речовин до досить активних адаптогенів з цілком вираженими антиоксидантними властивостями. ВИСНОВКИ Встановлено основні закономірності змін окисно-антиоксидантного гомеостазу у крові та головному мозку ссавців за умов впливу сублетальних доз іонізуючої радіації, що знаходяться в основі механізму порушення структурно-функціонального стану ЦНС. Показано, що активація перекисного окиснення ліпідів є обов’язковим і домінуючим компонентом стрес-реакції організму на дію іонізуючого випромінювання, яка обумовлена порушенням ензимних та неферментативних складових антиоксидантного захисту, гальмування процесів окисно-фосфорилувального енергозабезпечення, і, як наслідок, морфологічної перебудови мозку. Встановлено зв’язок цих змін з індивідуальними типологічними особливостями ЦНС та особливостями їх успадкування. Запропоновані ефективні методи корекції зазначених змін. Іонізуюча радіація в малих і сублетальних дозах спричиняє протилежно направлені зміни інтенсивності вільнорадикальних процесів та антиоксидантної активності у крові і мозку людини та експериментальних тварин, вираженість і фазність яких залежить від параметрів опромінення — дози, типу опромінення та його режиму. Показано, що із збільшенням дози гострого опромінення мозку активується перекисне окиснення ліпідів, при цьому чіткої залежності “доза-ефект” не простежується. Хронічне внутрішнє опромінення обумовлює більш виражену активацію перекисного окисненння ліпідів, при чому спостерігається чіткий дозозалежний ефект. Перебування щурів в умовах підвищеного радіаційного фону Чорнобильської зони в 1990-1991 р.р. протягом 3, 12 і 24 міс спричиняло активацію вільнорадикальних процесів та зниження антиоксидантної активності у крові і мозку, пропорційні тривалості експерименту. Аналіз даних, отриманих при загальному і локальному (голови або тулуба) радіаційному опроміненні щурів, свідчить, що променеве ураження ЦНС обумовлене прямим впливом радіації на мозок, і є провідним фактором змін про-антиоксидантного статусу опроміненого організму. Вираженість реакції системи окисно-антиоксидантного гомеостазу головного мозку на радіаційний вплив залежить від типологічних особливостей нервової системи. Щури з високою локомоторною активністю більш чутливі до впливу радіації. Активація вільнорадикальних процесів та зниження антиоксидантної і окисно-фосфорилувальної активності у головному мозку та крові щурів, опромінених перед спаровуванням або в період вагітності, спостерігаються і у їх нащадків. Активація вільнорадикальних процесів у головному мозку опромінених щурів та у їх нащадків супроводжується зниженням інтенсивності процесів окисного фосфорилування у тканині головного мозку. Зміни про-антиоксидантного статусу в головному мозку щурів супроводжуються дистрофічно-деструктивними змінами нейронів, деструкцією мітохондрій, особливо в гіпоталамусі, та порушенням внутрішньомозкового кровообігу. Застосування диметилсульфоксиду, карнозину — сполук з антиоксидантними властивостями, або їх сумісне введення сприяє відновленню про-антиоксидантного гомеостазу та окисно-фосфорилувальної функції тканини мозку, порушених внаслідок дії іонізуючої радіації. Нормобаричне гіпоксичне тренування щурів у пострадіаційний період сприяє стимуляції антиоксидантної активності, зниженню інтенсивності перекисно-окисних процесів, активації окисного фосфорилування у тканині мозку, внутрішньоклітинній регенерації, нормалізації білоксинтетичних процесів та внутрішньомозкового кровообігу. Застосування рослинних харчових добавок (еламіну та, особливо, екстракту гарбуза) в пострадіаційний період сприяє істотному зниженню інтенсивності перекисно-окисних процесів, підвищенню антиоксидантної та окисно-фосфорилувальної активності в тканині мозку, активації внутрішньоклітинної регенерації, білоксинтетичних процесів, нормалізації внутрішньомозкового кровообігу. Результати експериментальних досліджень та клініко-біохімічних спостережень про-антиоксидантного статусу в крові ліквідаторів аварії на ЧАЕС свідчать, що в основі розвитку пострадіаційної енцефалопатії знаходяться порушення переокисного-окисного, окисно-фосфорилувального метаболізму та структурно-функціональні зміни у головному мозку. Ад’ювантна антиоксидантна або гіпокситерапія сприяють істотному покращанню антиоксидантного статусу організму, нормалізації вільнорадикальних процесів і нівелюванню симптоматики пострадіаційної енцефалопатії. Практичні рекомендації Науковий матеріал, викладений в дисертації, може стати основою для проведення курсу лекцій, призначених для широкого кола спеціалістів в галузях біохімії, радіології, медицини та для студентів вищих учбових закладів з цих спеціальностей. Розробити з метою впровадження в лікувальну практику комплекс фармакологічних (ДМСО, карнозин) та безмедикаментозних факторів терапевтичного впливу (нормобаричне гіпоксичне тренування), а також застосування харчових добавок (екстракти гарбуза і еламіну), які мають виразні антиоксидантні властивості, при радіаційних ураженнях хворих з пострадіаційною енцефалопатією. Рекомендувати проведення обстежень перекисно-окисних процесів та про- антиоксидантного статусу у хворих на пострадіаційну енцефалопатію, а також осіб з контингенту підвищеного радіаційного ризику . ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ Барабой В. А., Сутковой Д. А. Окислительно-антиоксидантный гомеостаз в норме и патологии /Под ред. акад. АМН Украины Ю.А.Зозули. — К.: Чернобыльинтеринформ, 1997. — 413 с. Зозуля Ю. А., Барабой В. А., Сутковой Д. А. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная защита при патологии головного мозга.— М.: Знание, 2000. — 344 с. Порохняк-Гановська Л.А., Овсянікова Л.М., Зозуля Ю.П., Сутковой Д.А. і соавт. Антиоксидантні властивості природніх сполук в умовах впливу іонізуючого випромінювання – К.: Чернобыльинтеринформ, 2001. — 123 с. Барабой В. А., Сутковой Д. А. Энергетический обмен при стрессовых воздействиях (на примере ионизирующей радиации), его саморегуляция и коррекция // Укр. биохим. журн. — 1983. — Т.55, №1. — С. 93—105. Сутковой Д. А., Барабой В. А., Катков А. Ю., Орел В. Э., Палюх А.Р. Действие экстремальных факторов и адаптации к условиям высокогорья на показатели перекисного окисления липидов в сыворотке крови // Укр. биохим. журн. — 1985. — Т.57, №3. — С. 78-80. Сутковой Д. А., Кравчук Г. П., Барабой В. А., Белошицкий П. В, Состояние перекисного окисления липидов и тимус-зависимой системы иммунитета у больных аллергическими заболеваниями органов дыхания при реабилитации в условиях горного климата // Физиол. журн. — 1985. — Т.31, №3. — С.287—291. Барабой В. А., Сутковой Д. А. Окислительное фосфорилирование в митохондриях печени крыс при активации перекисного окисления липидов //Укр. биохим. журн. — 1985. — Т.57, №2. — С. 79—81. Барабой В. А., Сутковой Д. А. Некоторые показатели энергетического обмена у крыс при иммобилизационом стрессе и влиянии адаптации к высокогорью // Докл. АН УССР. — 1985. — №2, Сер. Б.— С.76—78. Сутковой Д. А. Перекисное окисление липидов и окислительное фосфорилирование при стрессовых воздействиях и антистрессорное действие горных высот // Актуальные проблемы современной физиологии: Сб. науч. труд.— К.: Наук. думка, 1986. — С. 229—230. Сутковой Д. А, Барабой В. А. Неспецифическая резистентность организма и влияние условий высокогорья // Адаптация и резистентность организма в условиях гор. — К.: Наук. думка, 1986. — С. 96—105. Сутковой Д. А. Адаптация к условиям среднегорья как фактор повышения надежности обеспечения гомеостаза в организме при стрессовых воздействиях // Надежность и гомеостаз биологических систем. — К.: Наук. думка, 1987. — С. 167—174. Сутковой Д. А. Перекисное окисление липидов и концентрация токоферола в крови адаптированных к гипоксии кроликов при острой декомпрессии // Физиол. журн. — 1987. — Т.33, №4. — С.93—95. Сутковой Д. А., Барабой В. А., Лукшина Г. Д, Никольский А. Н. Перекисное окисление липидов и потребление кислорода моллюсками Fruticocampylaea narzanensis при острой гипоксии в процессе адаптации к условиям среднегорья // Биологические науки.— 1990.— №1.— С. 25—28. Барабой В. А., Сутковой Д. А. Радиационное поражение структуры и функции нейронов // Нейрофизиология. —1993. — Т.1, №6. — С.463—469. Сутковой Д. А. Рівень активності перекисного окислення ліпідів у мозку та крові // Післярадіаційна енцефалопатія: Експериментальні дослідження та клінічні спостереження / За ред. акад. А. П. Ромоданова. — К.: 1993. — C. 46—57. Носов А. Т., Сутковой Д. А, Барабой В. А., Шамаев М. И. Влияние малых доз длительного внутреннего радиационного воздействия на ультраструктуру и интенсивность перекисного окисления липидов в головном мозге и крови крыс // Радиобиология. Радиоэкология. — 1994. — Т. 34, Вып. 4—5. — С. 631—638. Ромоданов А. П., Барабой В. А., Сутковой Д. А. Вплив іонізуючої радіації на центральну нервову систему // Фізіол. журн. — 1994. — Т.40, №2. — С.107—117. Сутковой Д. А, Степаненко І. В., Слесаренко Н. І. Вплив комплексного лікування хворих з пострадіаційною енцефалопатією (з використанням нормобаричної переривчастої гіпоксії) на активність перекисного окислення ліпідів // Врачеб. дело. — 1995. — №7—8. — С.62—64. О.Г. Рєзніков, Д. А. Сутковой, І.В.Степаненко. Вплив релаксаційної музичної терапії на деякі інтегральні показники окислювальних обмінних реакцій у хворих із пострадіаційним діенцефальним синдромом // Доп. НАН України.—1995.—№8.– С. 139-140. Барабой В. А., Олейник С. А., Сутковой Д. А. Влияние длительного радиационного воздействия в низких дозах на головной мозг крыс: показатели окислительного метаболизма // Нейрофизиология. — 1995. —Т. 27, №4. — С.243—252. Барабой В. А., Сутковой Д. А. Показатели окислительного метаболизма в тканях головного мозга крыс: влияние острого радиационного воздействия в низких дозах // Нейрофизиология. —1995 — Т. 27, №2. — С.93—99. Барабой В. А., Сутковой Д. А. Порівняння впливу тотального та локального (голови) опромінення у низьких дозах на інтенсивність перекисного окисленння в головному мозку та крові щурів // Укр. радіол. журн. —1995. — Т.3, №2. — С.132—136. Носов А. Т., Шамаєв М. І., Барабой В. А., Сутковой Д. А. Влияние малых доз длительного внутреннего радиационного воздействия на ультраструктуру и интенсивность перекисного окисления липидов в головном мозге и крови крыс // Радиационная биология. Радиоэкология. 1996. — Т.34, вып. 4—5. — С. 631—638. Зозуля Ю. П., Винницький О. Р., Сутковой Д. А., Степаненко І. В. Головний мозок // Чернобыльская катастрофа / Гл. ред. В.Г. Барьяхтар. — К.: Наук. думка, 1996. — С. 478—480. Ромоданов А. П., Зозуля Ю. П., Сутковой Д. А., Шамаєв М. І., Лісяний М. І., Носов А. Т., Семенова В. М., Черченко А. П., Олійник Г. М., Васильєва І. Г. Морфофункціональний стан головного мозку // Чернобыльская катастрофа / Гл. ред. В.Г. Барьяхтар.— К.: Наук. думка, 1996. — С. 304—306 Барабой В. А., Сутковой Д. А., Чижов А. Я., Белых А. Г. Имитация высокогорной гипоксии как фактора повышения неспецифической резистентности организма // Валеология: Диагностика, средства и практика обеспечения здоровья: Сб. науч. тр. — Владивосток: Дальнаука, 1996. — С. 189—195. Сутковой Д. А., Горбань Є. М., Топольникова Н. В., Іванова О. М. Особливості вільнорадикальних процесів у крові та мозку щурів з різною локомоторною активністю — потомків опромінених тварин // Укр. радіол. журн. — 1998.— №3.— С. 303—305. Сутковой Д. А. Зміни прооксидантного та антиоксидантного гомеостазу в мозку та крові ссавців при дії малих доз радіації // Хронічний вплив малих доз опромінення на нервову систему: Експериментальні дослідження та клінічні спостереження / За ред. акад. Ю.П.Зозулі. К., 1998. — С.37—79. Носов А. Т., Шамаєв М. І., Сутковой Д. А. Ультраструктурні та морфофункціональні зміни головного мозку при хронічному впливі малих доз радіації // Хронічний вплив малих доз опромінення на нервову систему: Експериментальні дослідження та клінічні спостереження / За ред. акад. Ю. П. Зозулі. — К., 1998. — С.225—277. Сутковой Д. А. Про- и антиоксидантный статус мозга и крови потомства крыс с различной локомоторной активностью, родившихся от животных, облученных нелетальной дозой ионизирующей радиации // Доп. НАН України. — 1999. — №4. — С. 158—162. Сутковой Д. А. Перекисне окислення ліпідів та антиоксидантна активність головного мозку та крові нащадків щурів, отриманих від тварин, опромінених нелетальними дозами іонізуючої радіації до запліднення та в період вагітності // Доп. НАН України. — 1999. — №5.— С. 178 —182. Сутковой Д. А., Горбань Е. Н. Особенности свободнорадикальных процессов в крови и мозге у первого поколения потомства крыс, подвергнутых воздействию ионизирующего излучения // Вестн. гигиены и эпидемиологии. —2001. — Т.5, №1. — С. 92—95. Сутковой Д. А. Про- та антиоксидантний статус хворих на пострадіаційну енцефалопатію та її корекція // Фізіол. журн. —2003.— Т. 49, №3 — С. 156—160. Сутковой Д. А., Носов А. Т. Про-антиоксидантний, окисно-фосфорилувальний та морфофункціональний стан мозку за умов внутрішнього опромінення 137Cs та впливу нормобаричної гіпокситерапії // Досягнення біології і медицини. – 2004. — №1 (3). – С. 84-89. Сутковой Д. А., Носов А. Т. Корекція змін окисно-антиоксидантного гомеостазу та морфо-функціонального стану головного мозку опромінених щурів при застосуванні екстрактів гарбуза або морської капусти // Одеський мед. журн. – 2004. — №1 (81). – С. 24-29. Сутковой Д. А Вплив нормобаричної гіпокситерапії на про-антиоксидантний стан крові та рівень перекисного окиснення і окисного фосфорилування у тканині мозку при зовнішньому фракціонованому рентгенівському опроміненні // Таврический медико-биологический вестн. – 2003 – Т. 6, №2. – С. 173-177. Сутковой Д. А. Активність перекисно-окисних вільнорадикальних процесів у мозку та крові й окисного фосфорилування у тканині мозку під впливом внутрішнього опромінення 137Cs та їх корекція диметилсульфоксидом і карнозином // Медицина сьогодні та завтра. — 2004. — №1. — С. 60-65. Сутковой Д. А. Диметилсульфоксид і карнозин як засоби корекції порушень про-антиоксидантного статусу в крові та мозку щурів під впливом зовнішнього рентгенівського опромінення // Вестн. гигиены и эпидемиологии. — 2004. — Т. 8, №1. — С. 144—149. Е. Н. Горбань, Н. В. Топольникова, Д. А. Сутковой, А. Д. Сутковой “Коррекция радиационных изменений системы перекисного окисления липидов и глюкокортикоидной функции надпочечников крыс методом нормобарической гипоксической тренировки” //Экологическая антропология – Минск, 2004 -- С.457—461. АНОТАЦІЯ Сутковой Д. А. Стан окисно-антиоксидантної системи головного мозку під дією іонізуючої радіації та його корекція. — Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за фахом 03.00.01 — радіобіологія. Науковий центр радіаційної медицини АМН України, Київ, 2005. Дисертацію присвячено вивченню механізмів порушення перекисно-окисного та окисно-фосфорилувального гомеостазу, морфологічних змін у головному мозку та в усьому організмі ссавців за дії радіаційного опромінення, пошуку заходів корекції виявлених зрушень в ЦНС. Встановлено, що зовнішнє та внутрішнє опромінення в малих і сублетальних дозах веде до активації вільнорадикальних процесів, інгібування антиоксидантної активності крові та мозку, гальмування окисного фосфорилування та морфологічних зрушень. Променеве ураження ЦНС зумовлено прямим впливом радіації на мозок, що є домінуючим фактором змін про-антиоксидантного статусу і в усьому організмі. Реакція на опромінення залежить від типологічних особливостей ЦНС; щурі з високою локомоторною активністю більш чутливі до впливу радіації. Активація ПОЛ та гальмування АО-активності у мозку та крові щурів, опромінених під час спаровування або вагітності, спостерігаються і у їх нащадків. Отримано позитивну корекцію про-антиоксидантного гомеостазу опромінених щурів введенням диметилсульфоксиду і карнозину, гіпокситренінгом, вживанням еламіну та екстракту гарбуза. Розроблено та впроваджено методику гіпокситерапевтичної корекції АО-статусу у хворих на пострадіаційну енцефалопатію. Ключові слова: радіаційне опромінення, пострадіаційна енцефалопатія, перекисне окиснення ліпідів, про- антиоксидантний статус, окисне фосфорилування, антиоксиданти, гіпоксія. АННОТАЦИЯ Сутковой Д. А. Состояние окислительно-антиоксидантной системы головного мозга в условиях влияния ионизирующей радиации и его коррекция. — Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.01 — радиобиология. Научный центр радиационной медицины АМН Украины, Киев, 2005. Диссертация посвящена изучению механизмов нарушения перекисно-окислительного и окислительно-фосфорилирующего гомеостаза, морфологических изменений в головном мозге и во всем организме млекопитающих при действии радиационного облучения, поиску средств коррекции нарушений этих процессов в ЦНС. Установлены основные закономерности изменения окислительно-антиоксидантного гомеостаза в крови и головном мозге млекопитающих при условии влияния сублетальных доз ионизирующей радиации, которые лежат в основе механизма нарушения структурно-функционального состояния ЦНС. Показано, что активация перекисного окисления липидов является обязательным и доминирующим компонентом стресс-реакции организма на действие ионизирующего излучения, которая обусловлена нарушением энзимных и неферментативных составляющих антиоксидантной защиты, торможения процессов окислительно-фосфорилируюшего энергоснабжения, и, как следствие, морфологической перестройки мозга. Установлена связь этих изменений с индивидуальными типологическими особенностями ЦНС и особенностями их унаследования. Предложены эффективные методы коррекции указанных изменений. Ионозирующая радиация в небольших и сублетальных дозах является причиной противоположно направленых изменений интенсивности свободнорадикальных процессов и антиоксидантной активности в крови головного мозга человека и экспериментальных животных, выраженность и фазность которых зависят от параметров облучения – дозы, типа облучения и его режима. Показано, что с увеличением дозы острого облучения мозга активируется перекисное окисление липидов, при этом четкой зависимости „доза-эффект” не наблюдается. Хроническое внутреннее облучение обуславливает более выраженную активацию перекисного окисления липидов, при этом наблюдается четкий дозозависимый эффект. Содержание крыс в условиях повышенного радиационного фона Чернобыльской зоны в 1990-1991 г.г. на протяжении 3, 12 и 24 месяцев стало причиной активации свободнорадикальных процессов и снижения антиоксидантной активности в крови и мозге, пропорциональных длительности эксперимента. Анализ даных, полученных при общем и локальном (головы и туловища) радиационном облучении крыс, свидетельствуют, что лучевое поражение ЦНС обусловлено прямым влиянием радиации на мозг, и является ведущим фактором изменений про-антиоксидантного статуса облученного организма. Выраженность реакции системы окислительно-антиоксидантного гомеостаза головного мозга на радиационное воздействие зависит от типологических особенностей нервной системы. Крысы с высокой локомоторной активностью более чувствительны к воздействию радиации. Активация свободнорадикальных процессов и понижение антиоксидантной и окислительно-фосфорилирующей активности в головном мозге и крови крыс, облученных в период спаривания или в период беременности, наблюдаются и у их потомков. Активация свободнорадикальных процессов в головном мозге облученных крыс и их потомков сопровождается снижением интенсивности процессов окислительного фосфорилирования в тканях головного мозга. Изменения про-антиоксидантного статуса в головном мозге крыс сопровождаются дистрофически-деструктивными изменениями, деструкцией митохондрий, особенно в гипоталамусе, и нарушением внутримозгового кровообращения. Применение диметилсульфоксида, карнозина — соединений с антиоксидантными свойствами, или их совместное введение способствует восстановлению про-антиоксидантного гомеостаза и окислительно-фосфорилирующей функции тканей мозга, нарушенных вследствие действия ионизирующей радиации. Нормобарическое гипоксическое тренирование крыс в пострадиационный период способствует стимуляции антиоксидантной активности, снижению интенсивности перекисно-окислительных процессов, активации окислительного фосфорилирования в тканях мозга, внутриклеточной регенерации, нормализации белоксинтезирующих процессов и внутримозгового кровообращения. Применение растительных пищевых добавок (эламина и, особенно, экстракта тыквы) в пострадиационный период способствует существенному снижению интенсивности перекисно-окислительных процессов, повышению внутриклеточной регенерации, белоксинтезирующих процессов, нормализации внутримозгового кровообращения. Результаты экспериментальных исследований и клинико-биохимических наблюдений про-антиоксидантного статуса в крови ликвидаторов аварии на ЧАЭС свидетельствуют, что в основе развития пострадиационной энцефалопатии находятся нарушения переокислительно-окислительного, окислительно-фосфорилирующего метаболизма и структурно-функциональные изменения в головном мозге. Адьювантная антиоксидантная или гипокситерапия способствуют существенному улучшению антиоксидантного статуса организма, нормализации свободнорадикальных процессов и нивелированию симптоматики пострадиационной энцефалопатии. Ключевые слова: радиационное облучение, пострадиационная энцефалопатия, перекисное окисление липидов, про- антиоксидантный статус, окислительное фосфорилирование, антиоксиданты, гипоксия. SUMMARY Sutkovoy D.A. Oxidative-antioxidant status of brain under ionizing radiation and its correction. — Manuscript. The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of biological sciences on a speciality 03.00.01 — radiobiology. Scientific Center for Radiation Medicine of Academy of Medical Sciences of Ukraine, Кiev, 2005. Dissertation is devoted to the study of damage mechanisms of peroxidative-oxidative and oxidative-phosphorilative homeostasis in mammal brain and whole organism, morphological changes in CNS under internal and external radiation and also to the statement of corrective measures of found dysfunctionon and pathological structure of CNS on the basis of data obtained. It was found that ionizing radiation in small and sublethal doses (0,5-4 Gy) leads to free radical activation and mammal blood and brain antioxidant activity inhibition. Daily 600 Bq internal (radionuclide) radiation causes much more free radical activation antioxidant activity inhibition than external (X-ray). Rats in conditions of increased radiation background of Chornobyl zone in 1990-1991 during 3, 12 and 24 months (counted absorbed radiation doses comprise correspondently 4, 34 and 66 mGy) had an activation of free radical processes and antioxidant activity inhibition. Activation of lipid peroxidation in brain of radiation-exposed rats goes with distrothic and destructive changes of neurons, damage of microvascular blood circulation and mitochondrial destruction. Ionizing radiation causes distinct energy generative inhibition as oxidative phosphorilation in brain tissue. Comparison of data obtained under total and local (head) radiation-exposure of rats proves that radiation damage of CNS is due to direct radioactive effect on brain. It was found that rats with high locomotor activity were more sensitive to radiation. Correction of pro-antioxidant homeostasis was made by antioxidant dimethylsulfoxide (50 mg/kg i/p), carnosine (10 mg/kg i/m), hypoxic training, pumpkin semen extract. Method of adjuvant and non-pharmacological hypoxi therapeutic correction of postradiation changes of oxidative antioxidant status of patients with postradiation encephalopathy was developed and implemented into clinical practice. Key words: radiation, postradiation encephalopathy, lipid peroxidation, antioxidant activity, pro- аntioxidant status, oxidative phosphorilation, аntioxidants, аdaptation, hypoxia. ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ ДФ – аденозиндифосфат АК – аскорбінова кислота АОА – антиокислювальна активність АО – антиоксидант(ний) АТФ – аденозинтрифосфат АФК – активні форми кисню ВЛА – висока локомоторна активність ВР -- вільнорадикальн(ий) ВРП – вільнорадикальне переокиснення ДМСО – диметилсульфоксид ДНФ – 2,4-динітрофенол ЕМБС – Ельбруська медико-біологічна станція ЕП – ендогенні перекиси ІХЛ – індукована хемілюмінесценція МДА – малоновий диальдегід НЛА – низька локомоторна активність НПГ – нормобарична переривчаста гіпоксія ОАГ – окисно-антиоксидантний гомеостаз ПОЛ – перекисне окислення ліпідів ПРЕ – перекисна резистентність еритроцитів СОД – супероксиддисмутаза СХЛ – спонтанна хемілюмінесценція ТБК – тіобарбітурова кислота ТрЛ – триболюмінесценція ТФ – трансферін ФАОС – фізіологічна антиоксидантна система ХЛ – хемілюмінесценція ЦНС – центральна нервова система ЧАЕС — Чорнобильська атомна електростанція R-опромінення — рентгенівське опромінення Показники окисного фосфорилування: V2 — швидкість поглинання кисню гомогенатом у присутності субстрату окиснення (cукцинату чи глутамату), ммоль/мг білка/хв; V3 — швидкість поглинання кисню гомогенатом у процесі фосфорилювання екзогеного АДФ, ммоль/мг білка/хв; V4о — швидкість поглинання кисню гомогенатом після того, як екзогений АДФ перетворився у АТФ, ммоль/мг білка/хв; ДКЧ — коефіцієнт дихального контролю Чанса; АДФ/О — показник, який вказує на те, скількі молекул АТФ синтезується на один поглинутий атом кисню. Він свідчить про енергопродуктивність мітохондрій; Vднф — швидкість поглинання кисню гомогенатом після внесення у кювету 2,4-дінітрофенолу (швидкість поглинання кисню у роз'єднаному стані), ммоль/мг білка/хв; VfАДФ — швидкість фосфорилування АДФ, ммоль/мг білка/хв. 119 131 155 296 87 113 125 246 0 50 100 150 200 250 300 ТБК Рентгенівське опромінення ПРЕ ТБК Внутрішнє опромінення ПРЕ % Неадаптовані Адаптовані

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *