Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ СЕЛЕНООРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ ДИАЦЕТОФЕНОНИЛСЕЛЕНИД И ЕГО НИТРОПРОИЗВОДНОГО В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ МЫШЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ ОКСИДОРЕЗИСТЕНТНОСТЬЮ

Русецкая Н.Ю. 1 Бородулин В.Б. 1 Саратцев А.В. 2 Бородулин Я.В. 1
1 ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Минздрава России»
2 ГБОУ ВПО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России
Исследовалась антиоксидантная активность селеноорганического соединения диацетофенонилселенид – ДАФС-25 (соединение 1) и его нитропроизводного (соединение 2) в органах и тканях мышей с низкой оксидорезистентностью (легкие, почки и мозг) и с высокой оксидорезистентностью (эритроциты, печень и плазма). Соединение 1 оказывало значительное антиоксидантное действие, которое выражалось в снижении содержания малонового диальдегида и увеличении активности антиоксидантных ферментов каталазы, супероксиддисмутазы и глутионпероксидазы во всех исследованных органах и крови. Соединение 2 (нитропроизводное ДАФС-25) значительно снижало реакции перекисного окисления липидов в мозге, легких, эритроцитах и плазме. Достоверное снижение концентрации диеновых конъюгатов под действием соединения 1 отмечалось лишь в гомогенатах легких и в случае соединения 2 – в гомогенатах мозга. Предполагается, что выраженная антиоксидантная активность соединений 1 и 2 обусловлена освобождением атома селена из соединений и включением его в активный центр глутионпероксидазы.
ДАФС
селеноорганические соединения
антиоксидантная активность
оксидорезистентность
1. Бессонова Л.О., Верлан Н.В., Колесниченко Л.С. Роль системы глутатиона в антиоксидантной защите при сочетанной патологии гипоксического генеза // Сибирский медицинский журнал. – 2008. – № 6. – С. 19–21.
2. Гланц С. Медико-биологическая статистика / пер. с англ. Ю.А. Данилова; под ред. Н.Е. Бузикашвили, Д.В. Самойлова. – М.: Практика, 1998. – 459 с.
3. Гмошинский И.В., Мазо В.К. Селен в питании: краткий обзор // Medicina Altera. – 1999. – № 4. – С. 18–22.
4. Дубинина Е.Е., Сальникова Л.А., Ефимова Л.Ф. Активность и изоферментный спектр супероксиддисмутазы эритроцитов и плазмы крови человека // Лаб. дело. – 1983. – № 10. – С. 30–33.
5. Кирова Ю.И. Антиоксидантное и антитоксическое действие новых селеноорганических соединений: дис. ... канд. биол. наук – Ростов н/Д, 2004. – С. 151–158.
6. Медицинские лабораторные технологии. Справочник / под ред. А.И. Карпищенко. – СПб.: Интермедика, 1999. В 2-х томах. – Т.2. – С. 27–28.
7. Патент РФ № 93045743/15, 10.01.1996. Древко Б.И., Антипов В.А., Жуков О.И., Фоменко Л.А., Маркова Л.И., Древко Р.И., Родионова Т.Н., Ефремов В.И., Харченко В.Г. Средство для лечения и профилактики болезней, вызываемых недостаточностью селена в организме сельскохозяйственных животных и птиц // Патент России № 2051681. 1993. Бюл. № 1.
8. Стальная И.Д. Метод определения диеновой коньюгации ненасыщенных высших жирных кислот // Современные методы в биохимии / под ред. В.Н. Ореховича. – М.: Медицина, 1977. – С. 63–64.
9. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича. – М.: Медицина, 1977. – С. 66–68.
10. Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия: учебник для вузов / Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. – М.: Дрофа, 2004. – 544 с.

В настоящее время для профилактики и лечения селенодефицита применяются биологически активные вещества, содержащие неорганический селен, главным образом, селенит натрия [3]. В то же время органические соединения селена по сравнению с неорганическими являются менее токсичными, более биодоступными и лучше усваиваемыми живыми организмами. Поэтому научные разработки последних лет направлены на синтез и использование органических форм селена в целях профилактики селенодефицита и ряда заболеваний (беломышечной болезни, некроза и жирового перерождения печени, экссудативного диатеза, энцефаломаляции, расстройства сперматогенеза и др.).

В животноводстве и в птицеводстве ряда регионов России в настоящее время применяется селеноорганический препарат диацетофенонилселенид (ДАФС-25), который позволяет нормализовать деятельность иммунной, антиоксидантной и детоксицирующей систем организма животных и птиц, приводит к увеличению яичной и мясной продукции. ДАФС-25 в 40 раз менее токсичен селенита натрия, селен в нем находится в органической, более доступной для животных форме [7].

В связи с вышеизложенным целью нашего исследования явилось изучение сравнительной антиоксидантной активности селеноорганического соединения диацетофенонилселенида – ДАФС-25 – 1,5-дифенил-3-селенапентандион-1,5 (соединение 1) и его нитропроизводного – соединения 1,5-ди-(м-нитрофенил)-3-селенапентандион-1,5 (соединение 2) в органах мышей с различной оксидорезистентностью.

Материалы и методы исследования

В работе использовали селеноорганическое соединение ДАФС-25 – 1,5-дифенил-3-селенапентандион-1,5 (соединение 1) и 1,5-ди-(м-нитрофенил)-3-селенапентандион-1,5 (соединение 2), которые растворяли в растительном масле (рисунок).

pic_12.tif

Соединение 1

pic_13.tif

Соединение 2

Соединение 1 – 1,5-дифенил-3-селенапентандион-1,5 (ДАФС-25); соединение 2 – 1,5-ди-(м-нитрофенил)-3-селенапентандион-1,5

Эксперимент проводили на самцах белых беспородных мышей возрастом 2 месяца и массой 20 г. Каждая группа мышей включала 7 животных. Животным первой группы (контроль) вводили per os растительное масло в количестве 10 мкл. Животным 2-й и 3-й групп вводили per os препараты 1 и 2 соответственно в количестве 10 мкл, с дозой 800 мкг/кг. Эксперимент проводили в течение 14 дней. Все работы с лабораторными мышами проводили согласно принципам гуманного отношения к животным в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных», «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» и «Правилами лабораторной практики в Российской Федерации» (приказ МЗ РФ № 267 от 19.06.2003). По окончании эксперимента кровь собирали в пробирку с гепарином. В цельной крови определяли активность фермента глутатионпероксидазы (ГПО) на полуавтоматическом анализаторе «Hospitex Screen master plus» с использованием наборов реактивов фирмы «Randox» (UK). После центрифугирования цельной крови получали плазму и эритроциты. Гомогенаты органов печени, почек, мозга и легких готовили путем гомогенизации с использованием фосфатного буфера. В плазме, гемолизате эритроцитов и гомогенатах органов определяли активность ферментов супероксиддисмутазы (СОД) [4] и каталазы [6], а также содержание диеновых конъюгатов (ДК) [8] и малонового диальдегида (МДА) [9]. Определение проводили на фотоэлектроколориметре КФК-3. Пересчет проводили на 1 г ткани для гомогенатов или на 1 мл для плазмы и эритроцитов.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли на персональном компьютере при помощи программы Microsoft Office Excel. Большинство данных не удовлетворяет закону нормального распределения случайной величины, поэтому для сравнения значений использовали Т-критерий Манна‒Уитни, на основании которого оценивали уровень доверительной вероятности 1 – α (комплементарная ей величина α называется уровнем значимости). Критический уровень доверительной вероятности при проверке статистических гипотез принимали равным 1 – α = 0,95 (критический уровень значимости α = 0,05) [2].

Результаты исследования и их обсуждение

В нашей работе проводилось изучение основных показателей перекисного окисления липидов (ПОЛ) в плазме, гемолизате эритроцитов, гомогенатах органов (печени, почек, мозга и легких), а также активности ГПО в цельной крови. Выбранные ткани отличаются по активности антиоксидантной защиты. Согласно литературным данным [5], наиболее активно свободнорадикальное окисление липидов осуществляется в селезенке, сердце, легких, почках и мозге. Относительно низкая активность процессов пероксидации выявлена в эритроцитах, печени и плазме.

Следовательно, мы выбрали три органа с низкой оксидорезистентностью (легкие, почки и мозг) и три – с высокой оксидорезистентностью (эритроциты, печень и плазма). Антиоксидантные показатели интактных мышей, представленные в табл. 1 и 2, подтверждают это. Так, наибольшая концентрация продуктов ПОЛ – ДК и МДА – отмечается в гомогенатах мозга и легких, и наименьшая – в гемолизате эритроцитов и плазме. Однако содержание продуктов ПОЛ в гомогенате печени больше, чем в гомогенате почек. Активность антиоксидантного фермента каталазы максимальна в гемолизате эритроцитов и плазме мышей контрольной группы. Активность каталазы в гомогенатах печени и почек сопоставима. В гомогенатах мозга и легких активность каталазы заметно ниже. Максимальная активность СОД обнаружена в гомогенате легких, поскольку в легких повышена возможность реализации свободнорадикальных реакций. В отличие от других органов, респираторная ткань непосредственно подвергается действию кислорода – инициатора окисления [1]. Также высокая активность СОД отмечается в гомогенатах почек. Активность СОД в оксидорезистентных эритроцитах, плазме и печени сопоставима. Минимальная активность СОД выявлена в гомогенатах мозга интактных животных. Полученные данные демонстрируют высокую оксидорезистентность в эритроцитах и плазме и слабую – в легких и мозге.

Соединение 1 (ДАФС-25) оказывало значительное антиоксидантное действие, т.к. у мышей, принимавших это соединение, отмечалось снижение концентрации МДА (см. табл. 1): в эритроцитах на 49,7 %, в плазме на 41,67 %, в гомогенатах мозга на 41,5 %, легких на 46,9 % и почек на 20,7 % (1 – α > 0,95). Лишь незначительное снижение МДА в гомогенате печени на 13 % оказалось недостоверным. Уменьшение концентрации диеновых конъюгатов (ДК) отмечалось только в гомогенатах легких на 47,6 %.

Антиоксидантное действие соединения 1 также подтверждалось увеличением активности антиоксидантных ферментов. Активность каталазы достоверно увеличивалась в гемолизате эритроцитов на 69,23 %, в гомогенатах мозга на 219,23 % и легких на 236,36 % (1 – α > 0,95). Незначительное увеличение активности каталазы в гомогенатах печени и почек было недостоверным. Активность каталазы в плазме не изменялась по сравнению в контролем.

Таблица 1

Антиоксидантные показатели у мышей, получавших соединение 1 (ДАФС-25)

 

Эритроциты

Плазма

Гомогенаты органов

печень

мозг

легкие

почки

ДК, ммоль/л

Контроль

1,64 (1,57; 1,68)

0,645 (0,636; 0,65)

4,19 (3,87; 4,81)

6,88 (6,73; 7,05)

11,59 (10,96;12,77)

3,35 (3,12; 3,51)

Соединение 1

1,7 (1,68; 1,744)

Т = 51,5

1 – α < 0,95

0,69 (0,66; 0,736)

Т = 43

1 – α < 0,95

4,69 (4,56; 4,8)

Т = 50

1 – α < 0,95

6,63 (6,135; 6,98)

Т = 45

1 – α < 0,95

6,07 (5,69; 6,34)

Т = 28

1 – α > 0,95

4,29 (3,86; 4,69)

Т = 56

1 – α < 0,95

МДА, ммоль/л

Контроль

0,835 (0,785;0,89)

0,084 (0,064; 0,09)

3,36 (3,33;3,38)

7,97 (7,79; 8,14)

3,88 (3,75; 4,02)

2,03 (1,83; 2,29)

Соединение 1

0,42 (0,38; 0,44)

Т = 28

1 – α > 0,95

0,049 (0,042;0,052)

Т = 29

1 – α > 0,95

2,92 (2,63; 3,21)

Т = 40

1 – α < 0,95

4,66 (4,47; 4,86)

Т = 28

1 – α > 0,95

2,06 (1,89; 2,226)

Т = 28

1 – α > 0,95

1,61 (1,52;1,76)

Т = 28

1 – α > 0,95

Каталаза, ммоль/ (мин·л)

Контроль

0,312 (0,3;0,32)

0,13 (0,125; 0,14)

0,04 (0,039; 0,042)

0,026 (0,023; 0,027)

0,011 (0,0097; 0,0123)

0,042 (0,039;0,054)

Соединение 1

0,84 (0,81;0,87)

Т = 77

1 – α > 0,95

0,129 (0,119;0,142)

Т = 57

1 – α < 0,95

0,059 (0,058;0,063)

Т = 56

1 – α < 0,95

0,083 (0,076;0,093)

Т = 77

1 – α > 0,95

0,037 (0,027;0,043)

Т = 77

1 – α > 0,95

0,045 (0,038;0,054)

Т = 58

1 – α < 0,95

СОД, усл. ед.

Контроль

1291,7 (1219; 1398)

1121 (1000; 1225)

1436,2 (1377; 1529)

895,3 (815,0; 982)

3121,7 (2985; 3269)

1806,8 (1735; 1878)

Соединение 1

34116,67

(32350; 35000)

Т = 77

1 – α > 0,95

1642,45

(1594; 1666,7)

Т = 77

1 – α > 0,95

7891,0

(7245,0; 8214,0)

Т = 77

1 – α > 0,95

3290,33

(2919,0; 3476,0)

Т = 77

1 – α > 0,95

4835,57

(4791,33;4857,7)

Т = 77

1 – α > 0,95

3455,56

(3257,67; 3554,5)

Т = 77

1 – α > 0,95

Примечание. Приведены сначала медиана, затем в скобках нижний и верхний квартили.

Обозначения: Т – статистический критерий Манна–Уитни; 1 – α – уровень доверительной вероятности (α – уровень значимости).

Таблица 2

Антиоксидантные показатели у мышей, получавших соединение 2 (нитропроизводное соединения ДАФС-25)

 

Эритроциты

Плазма

Гомогенаты органов

печень

мозг

легкие

почки

ДК, ммоль/л

Контроль

1,64 (1,57; 1,68)

0,645 (0,636; 0,65)

4,19 (3,87; 4,81)

6,88 (6,73; 7,05)

11,59 (10,96;12,77)

3,35 (3,12; 3,51)

Соединение 2

1,74 (1,659; 1,82)

Т = 50

1 – α < 0,95

0,734 (0,732; 0,74)

Т = 48

1 – α < 0,95

4,87 (4,6; 5,125)

Т = 54

1 – α < 0,95

5,21 (4,99; 5,52)

Т = 28

1 – α > 0,95

13,125 (12,96;13,29)

Т533

1 – α < 0,95

4,5 (4,31; 4,69)

Т = 77

1 – α > 0,95

МДА, ммоль/л

Контроль

0,835 (0,785;0,89)

0,084 (0,064; 0,099)

3,36 (3,33;3,38)

7,97 (7,79; 8,14)

3,88 (3,75; 4,02)

2,03 (1,83; 2,29)

Соединение 2

0,306 (0,29; 0,32)

Т = 28

1 – α > 0,95

0,034 (0,032;0,036)

Т = 28

1 – α > 0,95

3,69 (3,26; 4,12)

Т = 50

1 – α < 0,95

4,07 (3,88;4,26)

Т = 28

1 – α > 0,95

3,01 (2,79; 3,23)

Т = 29

1 – α > 0,95

1,735 (1,455;2,015)

Т = 45

1 – α < 0,95

Каталаза, ммоль/ (мин·л)

Контроль

0,312 (0,3;0,32)

0,13 (0,125; 0,14)

0,04 (0,039; 0,042)

0,026 (0,023; 0,027)

0,011 (0,0097; 0,0123)

0,0423 (0,0399;0,054)

Соединение 2

0,97 (0,87;1,00)

Т = 77

1 – α > 0,95

0,32 (0,29;0,34)

Т = 77

1 – α > 0,95

0,168 (0,156;0,18)

Т = 77

1 – α > 0,95

0,043 (0,04;0,046)

Т = 74

1 – α > 0,95

0,053 (0,039;0,063)

Т = 77

1 – α > 0,95

0,065 (0,056;0,076)

Т = 74

1 – α > 0,95

СОД, усл. ед.

Контроль

1291,67 (1219; 1398)

1121 (1000; 1225)

1436,16 (1376,7; 1529,3)

895,33 (815,0; 982)

3121,76 (2985,5; 3269,9)

1806,83 (1734,9; 1878,8)

Соединение 2

18333,33 (17000; 19000)

Т = 77

1 – α > 0,95

2954,67 (2750; 3057)

Т = 74

1 – α > 0,95

3422,86 (3228,89; 3519,85)

Т = 74

1 – α > 0,95

1591,87 (1561,34; 1607,14)

Т = 74

1 – α > 0,95

4511,67 (4161,3; 4687,5)

Т = 74

1 – α > 0,95

3551,67 (3455; 3600)

Т = 77

1 – α > 0,95

Примечание. Приведены сначала медиана, затем в скобках нижний и верхний квартили.

Обозначения: Т – статистический критерий Манна‒Уитни; 1-α – уровень доверительной вероятности (α – уровень значимости).

Таблица 3

Активность глутатионпероксидазы (ГПО) в цельной крови у мышей всех групп

 

Контроль

Соединения

1

2

ГПО, ед/ г Hb

365,31 (350,96; 376,38)

601,47 (560,47; 641,65)

Т = 77

1 – α > 0,95

726,52 (693,3; 760,14)

Т = 77

1 – α > 0,95

Активность СОД значительно возрастала во всех исследованных тканях: в гемолизате эритроцитов в 26,4 раза, в плазме на 46 %, в гомогенатах печени на 449,45 %, мозга на 267,5 %, легких на 54,9 % и почек на 91,25 % (см. табл. 1).

У мышей этой группы активность селенозависимого фермента крови ГПО увеличивалась на 64,6 % по сравнению с контролем (см. табл. 3).

Под действием соединения 2 у экспериментальных животных снижалась концентрация МДА в гемолизате эритроцитов (63,35 %), плазме (59,5 %), гомогенатах мозга (48,9 %) и легких (22,4 %), а также концентрация ДК в гомогенате мозга (24,3 %) (см. табл. 2). Следует отметить лишь незначительное увеличение содержания ДК в гомогенате почек на 34,3 % (1 – α > 0,95) (см. табл. 2).

Антиоксидантное действие соединения 2 также характеризуется увеличением активности ферментов каталазы, СОД и ГПО. Активность каталазы возрастала в гемолизате эритроцитов (на 210 %), плазме (146 %), гомогенатах печени (320 %), мозга (65,4 %), легких (381,8 %) и почек (53,7 %). Активность СОД также значительно возрастала во всех исследованных образцах крови и тканей: в гемолизате эритроцитов (на 1319 %), плазме (163,6 %), гомогенатах печени (138,3 %), мозга (77,8 %), легких (44,5 %) и почек (96,6 %). У мышей, получавших перорально соединение 2, активность селенозависимой ГПО возрастала на 98.9 % по сравнению с контролем (см. табл. 3), что превышало активность ГПО у мышей, получавших соединение 1 (1 – α > 0,95).

Таким образом, антиоксидантное действие соединения 2 сопоставимо с действием соединения 1 (препарат ДАФС-25).

Заключение

Подводя итог полученным результатам, следует отметить, что исследованные селенорганические соединения 1 и 2 наиболее эффективно оказывали антиоксидантное действие на органы мышей с низкой оксидорезистентностью, главным образом, на легкие и мозг. Более слабый антиоксидантный эффект наблюдался в высокооксидорезистентных гемолизате эритроцитов и плазме.

Наименьшая антиоксидантная активность исследованных соединений обнаружена в клетках печени и почек. Подобную неэффективность антиоксидантов в клетках этих органов можно объяснить их участием в метаболизме и экскреции ксенобиотиков. В печени происходит детоксикация гидрофобных веществ, а почки участвуют в их выведении.

Из изученных соединений наибольший антиоксидантный эффект продемонстрировало соединение 1 (ДАФС-25), поскольку при его применении происходило одновременное снижение концентрации продуктов ПОЛ и увеличение активности ферментов каталазы, СОД и ГПО в органах и крови. Высокой антиоксидантной активностью обладало соединение 2 (нитропроизводное ДАФС-25), которое значительно снижало реакции ПОЛ в мозге, легких, эритроцитах и плазме.

Выраженная антиоксидантная активность соединений 1 и 2 обусловлена, как предполагается, освобождением атома селена из соединений и включением его в активный центр главного антиоксидантного фермента ГПО. Освобождение атома селена из соединений 1 и 2 возможно благодаря разрыхлению связей C-Se в их молекулах. Этому способствуют карбонильные группы в составе исследованных соединений, которые обладают отрицательным индуктивным эффектом и способны оттягивать на себя электроны, приводя к разрыхлению связи C-Se и освобождению атома селена из молекулы. Нитрогруппа в составе препарата 2 также способна вызывать разрыхление связи C-Se, т.к. она обладает отрицательным мезомерным эффектом и способна оттягивать на себя электронную плотность в сопряженной системе [10]. Таким образом, в разрыхление связи C-Se соединения 2 вносят вклад как карбонильные группы, так и нитрогруппы, поэтому, как мы предполагаем, атом селена из этого соединения будет освобождаться быстрее, чем из соединения 1, что подтверждается более высокой активностью ГПО при действии соединения 2.

Рецензенты:

Коннова С.А., д.б.н., профессор, зав. кафедрой биохимии и биофизики ФГБУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского», г. Саратов;

Горошинская И.А., д.б.н., профессор, руководитель биохимической лаборатории ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт», г. Ростов-на Дону.

Работа поступила в редакцию 15.01.2013.


Библиографическая ссылка

Русецкая Н.Ю., Бородулин В.Б., Саратцев А.В., Бородулин Я.В. СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ СЕЛЕНООРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ ДИАЦЕТОФЕНОНИЛСЕЛЕНИД И ЕГО НИТРОПРОИЗВОДНОГО В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ МЫШЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ ОКСИДОРЕЗИСТЕНТНОСТЬЮ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 4-1. – С. 125-129;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31111 (дата обращения: 05.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074