Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 2019, T. 55, № 5, стр. 360-362

ВВЕДЕНИЕ

Воздействие кислорода под повышенным давлением (гипербарическая оксигенация) широко используется в практике подводной, авиационной и спортивной медицины как мощное средство повышения работоспособности организма и когнитивной функции головного мозга в условиях экстремальных нагрузок [1–3]. Одним из важных условий эффективного применения гипербарической оксигенации (ГБО) в клинике является изучение механизмов адаптации как здорового, так и больного организма к гипероксии [1]. При этом важную роль играют компоненты системы антиоксидантной защиты [3]. Целью настоящей работы было изучение влияния многократных сеансов ГБО в терапевтическом режиме на активность супероксиддисмутазы нейронов филогенетически разнородных структур головного мозга.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Опыты проведены на 43 половозрелых белых нелинейных крысах-самцах массой 180–220 г. Манипуляции на животных проводились с учетом “Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных”, утвержденных приказом МЗ СССР от 12.08.77 (№ 755).

ГБО проводили медицинским кислородом в экспериментальной барокамере (объем 90 л, режим 202.6 кПа, 50 мин изопрессии, 1 сеанс в сутки, 18 сеансов).

Животные были разделены на 5 серий опытов. В 1-й серии исследованы интактные животные (n = 10); 2-ю, 3-ю, 4-ю и 5-ю серии составили животные, исследованные сразу после 1-го (n = 16), 5-го (n = 9), 10-го (n = 8) и 18-го (n = 10) сеанса ГБО соответственно.

В качестве обезболивания при декапитации применялся ингаляционный наркоз медицинским эфиром. Головной мозг промывали ледяным изотоническим раствором КСl (15–20 мл), извлекали на льду, выделяли ствол, мозжечок и большие полушария. Ткань гомогенизировали в растворе трис-HCl буфера (0.25 М) при t = +1–(+3)°С. Общую активность супероксиддисмутазы (СОД; КФ 1.15.1.11) в гомогенатах исследуемых мозговых структур определяли хемилюминесцентным методом и выражали в условных единицах (УЕ/мл г сырой ткани) [4]. Результаты обработаны статистически с помощью непараметрического критерия Вилкоксона–Манна–Уитни после проверки гипотезы о нормальности распределения. Статистический анализ проводили с использованием пакетов “Microsoft Excel”, “Statistica 5.0 Statsoft”. Изменения оценивали как достоверные при р < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В 1-й серии исследования активности СОД в отделах головного мозга интактных животных не выявили достоверных различий активности СОД между структурами ствола, мозжечка и больших полушарий (табл. 1).

Во 2-й серии исследований было обнаружено, что однократное воздействие кислорода под повышенным давлением стимулировало рост активности СОД в полушариях, мозжечке и стволе головного мозга на 41%, 31% и 66% соответственно (р < < 0.05; табл. 1).

В 3-й серии исследований было выявлено, что при увеличении гипероксической нагрузки до 5 сеансов ГБО направленность ответной реакции СОД исследуемых структур головного мозга сохранялась. При этом выраженность ее в стволе головного мозга составляла 187% по сравнению с уровнем контроля (р < 0.001) и превышала уровень показателей в мозжечке и больших полушариях, составивших 132% и 150% от контрольного соответственно (р < 0.05; табл. 1).

В 4-й серии опытов, при увеличении количества сеансов ГБО до 10-ти, во всех исследованных отделах мозга было обнаружено снижение стимулирующего влияния гипербарического кислорода на активность СОД по сравнению с действием 1-го и 5-го сеансов (р < 0.05; табл. 1). Показатели при этом оставались в пределах контрольного уровня (табл. 1).

В 5-й серии опытов, после 18-го сеанса ГБО, уровень активности СОД в мозжечке и больших полушариях несколько возрастал по сравнению с 10-м сеансом, оставаясь, в то же время, ближе к значениям контрольной группы, чем в стволе головного мозга. В этом отделе реакция носила более выраженный характер, и уровень активации СОД превышал показатели интактного организма на 46% (р < 0.05, табл. 1).

ОБСУЖДЕНИЕ

Согласно данным литературы, установлена прямая зависимость между активностью СОД и скоростью образования супероксиданион-радикала (О^2–) [5]. Принимая это во внимание, увеличение активности СОД, обнаруженное при одно- и пятикратном воздействии ГБО в режиме 2 ата, 50 мин, можно связать с повышением интенсивности радикалообразования, наиболее выраженным после 5  сеансов в филогенетически более древнем отделе – стволе мозга. При этом вероятным механизмом представляется увеличение скорости потребления кислорода в дыхательной цепи митохондрий, приводящее к увеличению естественной утечки из нее свободных радикалов, в том числе О^2– [1].

Для объяснения результатов, полученных при продолжении оксигенации до 10 и 18 сеансов, необходимо  отметить, что, согласно литературным источникам, 6-часовая оксигенация белых крыс при более “жестком” режиме ГБО (3 ата) не приводила к увеличению количества радикалов в полушариях головного мозга [6]. Возможно, этот факт объясняет нормализацию активности СОД и позволяет предположить снижение потребления кислорода в дыхательной цепи митохондрий и уменьшение радикалообразования в структурах мозга к 10-му сеансу воздействия гипербарического кислорода. С этой точки зрения увеличение активности СОД от 10-го к 18-му сеансу ГБО может являться ответной реакцией на реактивацию потребления кислорода дыхательной цепью митохондрий нейронов исследованных отделов головного мозга, в наибольшей степени проявившейся в филогенетически более древней структуре – стволе.