Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

The Influence of electrochemical activated water (EChAW) on the activity of AOD-enzymes at healthy rabbits

Mrikaeva O.M. 1 Dzugkoeva F.S. 2
1 ГОУ ВПО СОГМА «Federal agency on public health services and social development», Vladikavkaz
2 ERAS Institute of Biomedical Research of RAS VSC and Government of RNO-Alania, Vladikavkaz
Исследовано влияние новой технологии с электрохимически активированной системой на активность ферментов антиокислительной системы (ЭХАС): супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы in vitro и in vivo у интактных кроликов. Данные показали, что ЭХАС обладает тренирующим действием на активность СОД, каталазы и пероксидазы. В опытах in vitro и in vivo установлено повышение активности ферментов АОЗ в эритроцитах у кроликов, получавших с питьем ЭХАС, и в опытах in vitro при инкубации гемолизата эритроцитов с ЭХАС. Для влияния ЭХАС на активность ферментов характерна дозо-временная зависимость. Полученные данные являются основанием для клинического применения ЭХАС в стоматологической практике.
The influence of new technology with electrochemical activated water (EChAW) on activity of enzymes of antioxidizing system (AOS) is investigated: superoxide dismutase, catalase and peroxidase in vitro and in vivo at healthy rabbits. Data have shown that EChAW trains the activity of SOD, catalase and peroxidase. In experiences in vitro and in vivo increase of activity of enzymes of AOD in erythrocytes at the rabbits received with drink EChAW was shown, and in experiences in vitro is established at incubation of erythrocyte’s hemolysate with EChAW. For influence of EChAW on activity of enzymes dose-time dependence is characteristic. The Obtained data are the basis for clinical application of EChAW in a stomatologic practice.
SOD
catalase
peroxidase
rabbits
erythrocytes
EChAW

В настоящее время накоплен значительный экспериментальный и клинический материал, свидетельствующий о важной роли свободно-радикального окисления (СРО) в из­менении структуры биомолекул [4, 3, 1]. Инициатором СРО выступают активные формы кислорода, образование которых усиливается при многих воспалительных и воспалительно-деструктивных заболеваниях, в том числе и при красном плоском лишае, сопровождающемся эрозивно-язвенными изменениями в полости рта [2, 6]. Образованные в очаге воспаления АФК взаимодействуют со всеми классами органических соединений: белками, полисахаридами, коллагеном, но наиболее чувствительны к ним полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Поэтому перекисное окисление липидов рассматривается как один из уникальных фундаментальных механизмов повреждения клеточных мембран. Вместе с тем «дыхательный взрыв» в моноцитах и макрофагах сопровождается быстрым повышением внутриклеточного содержания глутатиона. Активация фактора транскрипции NF - кB повышает устойчивость клеток к апоптозу индуцированным воздействием активных метаболитов кислорода.

Таким образом, одновременно с усилением продукции АМК моноциты и макрофаги повышают свой уровень антиоксидантной защиты (АОЗ). Антиоксидантная система (АОС) включает ферментные и неферментные формы защиты от ПОЛ, способные инактивировать активные формы кислорода, осуществлять обрыв цепей на стадии зарождения липидных радикалов и гидроперекисей. В ферментативной защите принимают участие супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионредуктаза, гидроперекисидаза - обезвреживающие первичные и промежуточные продукты ПОЛ. Основанием для научного интереса к использованию электрохимически активированных систем (ЭХАС) в виде водных растворов, является возможность регулирования показателей окислительно-восстановительного потенциала и рН внутренних сред, вследствие образования ОН- и Н+ групп. В соответствии с существующим патентом [5] эта вода эффективна в клинической практике для лечения воспалительных процессов полости рта, патологических процессов кожи, слизистых, а также гнойных ран. Более того, использование такой активированной воды является путем фармакологической стимуляции антиоксидантной защиты организма.

Разработанная новая технология воздействия на АОС ЭХАС в виде водных растворов позволяет вводить в организм стандартизированную по показателям ОВП и рН воду, обогащенную за счет электрохимической обработки по ОН- или Н+ группам и с регулируемым ОВП.

Цель исследования: изучение влияния ЭХАС на активность ферментов АОЗ: СОД, каталазы и глутатионпероксидаза in vitro и in vivo на интактных кроликах.

Материал и методы исследования

Исследования проведены на 11 интактных кроликах, получавших в течение 48 часов питье с 200 мл ЭХАС с ОВП с 60 мВ. ЭХАС получали, пропуская раствор хлористого натрия (1 г/л) через установку «Изум­руд», имеющую 2 реакционных блока и обеспечивающую получение ЭХАС с ОВП от +200 до - 70 мВ. Определение и постоянный контроль за ОВП проводился в течение опыта на рН-метре с платиновыми электродами в стандартном режиме определения ОВП проб. По окончании эксперимента забиралась кровь их ушной вены с антикоагулянтом трилоном, после центрифугирования производили трехкратное отмывание эритроцитов физиологическим раствором с последующим их гемолизом. В гемолизате эритроцитов определяли активность ферментов АОС: СОД, каталазы и пероксидазы. Активность каталазы определяли по скорости расщепления перекиси водорода с регистрацией оставшегося количества перекиси в реакции с молибдатом аммония. Об активности пероксидазы судили в реакции с перекисью водорода в присутствии окислительно-восстановительного индикатора - индигокармина; активность СОД - по реакции ингибирования восстановления нитросинего тетразолия (НСТ) супероксидными ионами, генерируемыми в реакции с НАДФНН+ с фенилметилсульфонатом (ФМС). В другом варианте исследования проводили определение указанных ферментов АОС в гемолизате эритроцитов, инкубированных in vitro с разными концентрациями ЭХАС и ОВП.

Весь полученный материал обрабатывали методом вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдента на ПК по программе Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждения

Анализ данных, полученных in vivo на кроликах, которых поили в течение 48 часов электрохимически активированной водой, показал, что происходит активация ферментов АОС, в частности, супероксиддисмутазы (СОД). Чувствительность СОД эритроцитов к действию ЭХАС статистически достоверно возрастает. Эти данные подтверждают, что более активная СОД, обеспечивающая реакцию дисмутации супероксид анион радикала, способствует стимулированию образования перекиси водорода как менее реактивного соединения. Исследования, проведенные в экспериментах in vitro, позволили выявить прямое влияние ЭХАС на активность СОД и показали позитивные изменения. Активность СОД возросла статистически достоверно, что подтверждает возможность конформационных изменений молекулы фермента под влиянием образовавшихся в среде метастабильных структурных аномалий воды (электростатического поля) (рис. 1).

 

Рис. 1. Влияние ЭХАС на активность СОД эритроцитов кроликов in vivo и на чувствительность фермента при инкубации с лизатом эритроцитов in vitro

Изучение влияния ЭХАС на эффективность СОД в зависимости от времени преинкубации с лизатом эритроцитов показало, что при преинкубации в течение 5 минут отмечается стимулирование чувствительности СОД, а при 10-минутной инкубации влияние ЭХАС приобретает двуфазный характер, когда начальная активация сменяется снижением чувствительности фермента; при 20-минутной инкубации выявляется только явление ингибирования. Следовательно, для влияния ЭХАС на активность СОД характерна дозовременная зависимость. Исследование активности каталазы в опытной группе кроликов с поением ЭХАС сравнительно с контрольной группой, показало, что потребление субстрата за время реакции с каталазой эритроцитов возрастало, что свидетельствовало об активировании данного энзима (рис. 2).

Рассмотрение влияния ЭХАС по каждому из животных отдельно показывает в условиях in vivo также активацию фермента. Сохраняется при средних значениях концентрации также стимулирующее влияние ЭХАС на каталазу лизата эритроцитов в опытах in vitro. Причем следует отметить, что при преинкубации пробы эритроцитов с различными концентрациями ЭХАС в течение 5-20 минут выявляется быстрое активирование фермента с последующим возвращением к исходному уровню активности. Таким образом, влияние ЭХАС на каталазу кроликов характеризуется время- и дозозависимыми эффектами.

 

Рис. 2. Влияние ЭХАС на активность каталазы эритроцитов кроликов in vivo и на чувствительность фермента при инкубации с лизатом эритроцитов in vitro

Анализ влияния ЭХАС на активность пероксидазы эритроцитов кролика показал те же закономерности, характерные для воздействия на активность каталазы. Под влиянием электрохимически активированной воды у кроликов in vivo возрастала активность пероксидазы в эритроцитах (рис. 3).

 

Рис. 3. Изменение активности пероксидазы эритроцитов кроликов, получавших питье электрохимически активированной водой

Аналогичная картина активации фермента наблюдалась и в опытах in vitro при инкубации лизата эритроцитов с ЭХАС. Было установлено, что чем больше концентрация ЭХАС использовалась для преинкубации с эритроцитами, тем меньшее время было необходимо для достижения максимума активности фермента (рис. 4).

 

Рис. 4. Влияние ЭХАС на чувствительность пероксидазы при инкубации с лизатом эритроцитов in vitro

Заключение

В отличие от каталазы выявлены отсроченные влияния второй фазы - подавление активности пероксидазы при высоких концентрациях ЭХАС в среде и при длительном времени влияния ЭХАС на лизированные эритроциты.

Таким образом, в механизме влияния ЭХАС на активность ферментов АОЗ: СОД, каталазы и пероксидазы участвует способность электрохимически активированной воды создавать отрицательное значение ОВП, избыток электронов и генерировать образование супероксид анион радикалов (О2-), обладающего тренирующим действием на состояние активности ферментов антиокислительной системы. Длительная инкубация гемолизата эритроцитов с ЭХАС и повышение концентрации активированной воды, возможно, вызывает столь значительное повышение концентрации активных форм кислорода (АФК), окисляющих тиосодержащие активные центры ферментов, что способствует изменению их конформации и последующей инактивации.

Таким образом, в зависимости от времени, дозы и длительности действия ЭХАС способны генерировать АФК и стимулировать антиоксидантные ферменты, что является основанием для применения ЭХАС в клинической практике, в частности, для лечения гнойных и воспалительных процессов слизистых оболочек полости рта.

Рецензенты:

  • Джиоев И.Г., д.м.н., профессор, зав. ЦНИЛ ГБОУ ВПО «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Мин­здравсоцразвития России, г. Владикавказ;
  • Чопикашвили Л.В., д.б.н., профессор, зав. кафедрой зоологии, Северо-Осетинский государственный университет имени К.Л. Хе­- тагурова, г. Владикавказ;
  • Быков И.М., д.м.н., профессор, зав. кафедрой фундаментальной и клинической биохимии ГБОУ ВПО КубГМУ Минздравсоцразвития России, г. Краснодар.

Работа поступила в редакцию 28.11.2011