Адаптогенная коррекция свободнорадикальных повреждений головного мозга при субхроническом воздействии фторида натрия

Введение. Соединения фтора в малых дозах, но при длительном воздействии вызывают различные нарушения в органах на клеточном и молекулярном уровнях. Важную роль в повреждающем действии фторидов играет активация свободнорадикальных процессов. Поэтому одним из наиболее эффективных путей ограничения фтор-индуцированных повреждений является непос редственное воздействие на свободнорадикальные процессы с помощью растительных препаратов, обладающих антиоксидантными свойствами.

Цель исследования — изучить влияние препарата на основе дигидрокверцетина на активность свободнорадикальных процессов в ткани головного мозга при субхроническом воздействии фторида натрия (NaF).

Материалы и методы. Работа проведена на белых лабораторных крысах-самцах массой 200-250 г. Крысы были разделены на 3 группы: 1 — контрольные; 2 — крысы с хроническим воздействием фторида натрия (NaF) в течение 9 недель; 3 — крысы, получавшие раствор NaF с одновременным введением комплексного препарата на основе дигидрокверцетина в дозе 3 мг/кг массы в 1% крахмальном геле в течение 3, 6 и 9 недель. В коре головного мозга определялась активность свободнорадикального окисления и ферментов антиоксидантной защиты — супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы. В цитозольной фракции ткани мозга определялся уровень экспрессии фактора транскрипции, индуцируемого гипоксией HIF-1α, индуцибельных форм белков — HSP72 и HSP32.

Результаты. На ранних сроках субхронического фтористого воздействия (1-3 недели) в коре головного мозга крыс показана экспрессия защитных белков HIF-1α, HSP72, HSP32 и каталазы, в результате чего активность свободнорадикальных процессов поддерживалась на контрольном уровне. Увеличение сроков поступления фторидов в организм до 9 недель приводило к снижению антиоксидантной защиты и значительной активации свободнорадикального окисления в ткани мозга. Ежедневное введение комплексного препарата с дигидрокверцетином в течение 3, 6 и 9 недель крысам с субхроническим фтористым воздействием приводило к снижению выраженности нарушений про- и антиоксидантного баланса в коре головного мозга. При этом наибольший защитный эффект дигидрокверцетина при фтористом воздействии проявлялся к 9-й неделе его введения.

Выводы. При субхроническом поступлении фторидов в организм препарат на основе дигидрокверцетина оказывает нейропротекторное действие, которое проявляется повышением активности антиоксидантных ферментов свободнорадикального окисления и каталазы и резистентности коры мозга к индуцированному свободнорадикальному окислению. 

1. Chouhan S., Lomash V., Flora S.J.S. Fluoride-induced changes in haem biosynthesis pathway, neurological variables and tissue histopathology of rats. J. Appl. Toxicol. 2010; (30): 63–73. DOI: 10.1002/jat. 1474

2. Агалакова Н.И., Гусев Г.П. Влияние неорганических соединений фтора на живые организмы различного филогенетического уровня. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2011; 47(5): 337–47.

3. Агалакова Н.И., Петрова Т.И., Гусев Г.П. Активация FAS рецепторов, каспазы-8 и каспазы-3 ионами фтора в эритроцитах крысы in vitro. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2019; 55 (2): 90–6. DOI: 10.1134/S0044452919020013

4. Алехина Д.А., Жукова А.Г., Сазонтова Т.Г. Влияние малых доз неорганических соединений фтора на уровень свободнорадикального окисления и внутриклеточных защитных систем в сердце, легких и печени. Технологии живых систем. 2016; 13(6): 49–56.

5. Гайдаш А.А., Апчел В.Я., Ивченко Е.В. Ультраструктура кардиомиоцитов при действии малых доз фтора. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2016; 2 (54): 138–45.

6. Надей О.В., Соколова Т.В., Агалакова Н.И. Влияние ионов фтора на нейроны коры головного мозга крыс. Морфология. 2019; 155 (2): 209.

7. Dec K., Łukomska A., Maciejewska D., Jakubczyk K., Baranowska-Bosiacka I. et al. Th e Infl uence of Fluorine on the Disturbances of Homeostasis in the Central Nervous System. Biological Trace Element Research. 2017; (177): 224–34. DOI: 10.1007/s12011-016-0871-4

8. Garcia-Montalvo E.A., Reyes-Pérez H., Del Razo L.M. Fluoride exposure impairs glucose tolerance via decreased insulin expression and oxidative stress. Toxicology. 2009; 263(2–3): 75-83. DOI: 10.1016/j.tox.2009.06.008

9. Barbier O., Arreola-Mendoza L., Del Razo L.M. Molecular mechanisms of fl uoride toxicity. Chem Biol Interact. 2010; 188(2): 319–33. DOI: 10.1016/j. cbi.2010.07.011

10. Михайлова Н.Н., Жукова А.Г., Горохова Л.Г., Бугаева М.С., Ядыкина Т.К., Киселева А.В. Оценка эффективности профилактики хронической фтористой интоксикации адаптогеном Rhodiola rosea L. Гигиена и санитария. 2019; 98(7): 744–7. DOI: 10.18821/0016-9900-2019-98-7-744-747

11. Zhukova A.G., Mikhailova N.N., Sazontova T.G., Zhdanova N.N., Kazitskaya A.S., Bugaeva M.S. et al. Participation of freeradical processes in structural and metabolic disordes of lung tissues in the dynamics of coal-rock dust exposure and the adaptogenic correction. Bulletin of experimental biology and medicine. 2020; 168(4): 439–43. DOI: 10.1007/s10517-020-04727-7

12. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В., Демин Е.М., Матвеева Н.С., Любицкий О.Б., Новиков А.А. и др. Дигидрокверцетин (таксифолин) и другие флавоноиды как ингибиторы образования свободных радикалов на ключевых стадиях апоптоза. Биохимия. 2009; 74 (3): 372–79.

13. Роговский В.С., Матюшин А.И., Шимановский Н.Л., Семейкин А.В., Кухарева Т.С., Коротеев А.М и др. Антипролиферативная и антиоксидантная активность новых производных дигидрокверцетина. Эксперим. и клин. фармакол. 2010; 73(9): 39–42.

14. Захаренков В.В., Михайлова Н.Н., Горохова Л.Г., Романенко Д.В., Жукова А.Г., Бугаева М.С. и др. Способ профилактики антракосиликоза при моделировании в эксперименте: пат. № 2611935 РФ; 2017.

15. Архипенко Ю.В., Диденко В.В., Сазонтова Т.Г., Меерсон Ф.З. Сравнительная оценка влияния иммобилизационного стресса на динамику устойчивости к индукции перекисного окисления липидов внутренних органов и головного мозга. Доклады АН СССР. 1989; 304 (6): 1500–03.

16. Fridovich I., Liochev S.I. An essay on superoxide dismutase, 2-methoxyestradiol, and the proper uses of scientific methods. Amino Acids. 2015; 47 (8): 1605–1606. DOI: 10.1007/s00726-015-1996-z

17. Kikugava K., Kojima T., Yamaki S. et al. Interpretation of the thiobarbituric acid reactivity of rat liver and brain homogenates in the presence of ferric ion and ethylenediaminetetraacetic acid. Anal. Biochem. 1992; 202: 249–55. DOI: 10.1016/0003-2697(92)90102-d

18. Zhukova A.G., Gorokhova L.G., Mikhailova N.N., Alekhina D.A., Prokop’ev Y.A., Sazontova T.G. et al. Mechanisms of intracellular defense and activity of free radical oxidation in rat myocardium in the dynamics of chronic fl uorine intoxication. Bulletin of experimental biology and medicine. 2013; 156 (2): 224-7. DOI: 10.1007/s10517-013-2316-9

19. Ветош А.Н. Внутриклеточные механизмы чувствительности к кислороду. Биохимия. 2020; 85 (1): 49-63. DOI: 10.31857/S0320972520010042

20. Semenza G.L. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) pathway. Science’s STKE. 2007; 2007 (407): cm8. DOI: 10.1126/ stke.4072007cm8

21. Christians E., Yan L.-J., Benjamin I. Heat shock factor 1 and heat shock proteins: critical partners in protection against acute cell injury. Crit. Care Med. 2002; 30 (1): 43–50.

22. Zhukova A.G., Sazontova T.G. Hemeoxygenase: function, regulation, biological role. Hypoxia Medical Journal. 2004; 12 (3): 30–43.

23. Chen Q., Wang Z., Xiong Y., Xue W., Kao X., Gao Y. et al. Selenium increases expression of HSP70 and antioxidant enzymes to lesser oxidative damage in Fincoal-type fl uorosis. J. Toxicol. Sci. 2009; 34(4): 399–405.

24. Muller L., Pawelec G. Aging and immunity — impact of behavioral intervention. Brain Behav. Immun. 2014; 39: 8–22. DOI: 10.1016/j. bbi. 2013.11.015

25. Козлова Д.И., Кочкина Е.Г., Дубровская Н.М., Журавин И.А., Наливаева Н.Н. Влияние пренатальной гипоксии на активность холинэстераз в сыворотке крови крыс. Нейрохимия. 2018; 35 (2): 160–9. DOI: 10.7868/S1027813318020097

26. Жукова А.Г., Сазонтова Т.Г., Аркадьева И.В., Мороз В.В. Модулирующее действие перфторана на соотношение про- и антиоксидантных систем в разных органах. Общая реаниматология. 2006; II (1): 47–50.

27. Spencer J.P.E. Flavonoids: modulators of brain function? British Journal of Nutrition. 2008; 99 (E-Suppl. 1): ES60-ES77. DOI: 10.1017/S0007114508965776

28. Mansuri M.L., Parihar P., Solanki I., Parihar M.S. Flavonoids in modulation of cell survival signalling pathways. Genes Nutr. 2014; 9: 400-9. DOI: 10.1007/s12263-014-0400-z

29. Терехов Р.П., Селиванова И.А. Молекулярное моделирование взаимодействия дигидрокверцетина и его метаболитов с циклооксигеназой-2. Бюллетень сибирской медицины. 2019; 18 (3): 101–6. DOI: 10.20538/1682-0363-2019-3-101-106