Йододефицитные заболевания определены экспертами ВОЗ как патологические состояния, развивающиеся в популяции в результате недостаточного обеспечения организма йодом и предотвратимые путем его адекватного введения. Около 2 млрд человек на планете проживают на территории с биохимической недостаточностью йода и постоянно подвержены развитию йододефицита, который наиболее часто проявляется гипотиреозом, зобом и нарушениями когнитивных функций [1]. Более двух третей административных территорий Российской Федерации эндемичны по зобу, и у населения России выявляется неуклонный рост показателя первичной заболеваемости гипотиреозом во всех возрастных группах [2]. Гипотиреоз, вызванный недостаточным поступлением йода и другими причинами, приводит к нарушению состояния большинства органов и систем [2, 3], патогенетические механизмы развития этих нарушений являются предметом дискуссии. В качестве ведущих механизмов патофизиологических процессов, развивающихся при гипотиреозе, рассматриваются усиление свободнорадикальных процессов, изменение продукции провоспалительных цитокинов, белков острой фазы, гормонов гипофизарно-гонадной, гипофизарно-адреналовой систем и других компонентов, участвующих в формировании стресс-реакций организма [4–6].
Массовая профилактика йододефицита путем использования в домохозяйствах и пищевой промышленности йодированной поваренной соли, согласно рекомендациям ВОЗ, позволила в большой группе стран снять остроту проблемы [1, 7]. Вместе с тем появляются сообщения о развитии побочных эффектов применения йодированной поваренной соли (аутоиммунного тиреоидита, йодиндуцированных гипертиреоза и гипотиреоза, зоба) [8]. Для их предупреждения предлагается расширить производство и использование йодированных продуктов повседневного спроса (хлеба и хлебобулочных изделий, молока и молочных продуктов, яиц, колбас и др.), больше употреблять морские водоросли и морепродукты, в которых йод стабилизирован органической матрицей [8]. Использование этих фортифицированных продуктов предотвращает гиперйодизацию, развивающуюся в результате быстрого всасывания йода, поступающего с йодированной солью, способствует более равномерному всасыванию микроэлемента по времени [9].
Увеличению выпуска и расширению ассортимента йодсодержащих продуктов питания может способствовать использование для их производства новых йодорганических соединений на основе углеводов, обладающих адъювантными свойствами в отношении йода и широко применяемых в пищевой промышленности (таких как пектины, инулины, сахарозаменители). Использование йодированных продуктов питания для профилактики йододефицита в России не получило широкого распространения, хотя эффективность такого подхода доказана [10].
Цель исследования. Изучить интенсивность перекисного окисления липидов в тканях при экспериментальном гипотиреозе и его коррекции новым йодсахаридным комплексом на основе стевиолгликозида ребаудиозид А.
Материалы и методы исследования. В эксперименте использованы 40 неинбредных самцов белых крыс массой 190–230 г. Крысы содержались в условиях вивария на сбалансированном питании (комбикорм для лабораторных животных ЗАО «Ассортимент-Агро», Россия) при свободном доступе к воде. Исследования проведены с соблюдением этических норм и рекомендаций по гуманному обращению с лабораторными животными (приказ Минздрава России № 199н от 01.04.2016 г. «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики»). Забой животных осуществляли под легким эфирным наркозом.
Животные были разделены на четыре группы. У животных 2-й (опытной), 3-й (сравнения) и 4-й (основной) групп йододефицитный гипотиреоз моделировали путем ежедневного внутрижелудочного введения тиамазола в дозе 25 мг на кг массы животного в течение 21 суток [11]. Крысам 1-й (контрольной) группы в том же объеме вводили физиологический раствор. Животных 1-й и 2-й групп забивали на 22-е сутки, а 3-й и 4-й – через 30 суток после завершения введения тиреостатика. В этот восстановительный период крысы 3-й группы находились на виварном питании, а 4-й группы – получали дополнительно раствор йодсахаридного комплекса из расчета 2,5 мкг йода на 100 г массы тела ежедневно [12].
В плазме крови крыс определяли содержание тиреотропного гормона (ТТГ) и свободного тироксина (сТ4) методом иммуноферментного анализа на анализаторе StatFox-2100 (США) с использованием коммерческих наборов реагентов TTH-EIA-5296 (DRG Diagnostics, HmbH, Германия) и T4 свободный-ИФА-БЕСТ (ЗАО «Вектор Бест», Россия). В гомогенатах тканей коры головного мозга, печени и почек оценивали содержание первичных и вторичных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ).
Для получения гомогената навеску ткани измельчали ножницами и гомогенизировали в стеклянном гомогенизаторе Поттера на холоде (0–4℃) в калий-фосфатном буфере pH 7,4 в соотношении 1:5 в течение 2–3 мин. Для более полного разрушения клеток и субклеточных структур в гомогенат вносили детергент (тритон x-100) до концентрации 0,1%, перемешивали, оставляли на холоде на 30 мин. Уровень первичных (диеновые конъюгаты, ДК) и вторичных (кетодиены и сопряженные триены, КД и СТ) продуктов липопероксидации изучали в гептан/изопропаноловых экстрактах по спектрофотометрическому методу, описанному И.А. Волчегорским и соавт. [13]. В гептановую фазу преимущественно экстрагируются неэстерифицированные интермедиаты пероксидации жирных кислот, в изопропаноловую – переокисленные ацилы фосфолипидов. В обеих фазах измеряли оптическую плотность изолированных двойных связей (при 220 нм), ДК (при 233 нм), КД и СТ (при 278 нм). Содержание продуктов ПОЛ рассчитывали в условных единицах по величине отношения экстинкций Д233/Д220 и Д278/Д220 в каждой фракции. Уровень соединений, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-активные соединения), определяли с использованием коммерческих наборов реагентов «ТБК-АГАТ» производства ООО «АГАТ-МЕД» (Россия).
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы Statistica 8.0 с расчетом средних значений и среднеквадратических отклонений (М±σ). После установления в группах выборки соответствия признака закону нормального распределения (критерий Колмогорова–Смирнова и Шапиро–Уилкса) полученные данные обрабатывали с использованием однофакторного дисперсионного анализа ANOVA. Для апостериорных сравнений использовали post-hoc анализ и тест Бонферрони. Различия считали статистически значимыми при р≤0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Введение тиамазола (мерказолила) приводило к снижению в крови содержания сТ4 и повышению ТТГ, что характерно для развития гипотиреоза (табл. 1). У крыс 3-й (сравнения) группы, находившихся в восстановительном периоде на виварном питании, гипофункция щитовидной железы сохранялась. Ежедневное введение крысам в восстановительном периоде йодстевиолгликозида (2,5 мкг на 100 г массы тела животного) способствовало восстановлению тиреоидного статуса.
Таблица 1
Содержание гормонов тиреоидной системы в плазме крови при введении тиамазола и йодстевиолгликозида в восстановительном периоде после прекращения интоксикации тиреостатиком, М±σ
|
Гормоны |
Группа животных, n=10 |
|||
|
1-я, контрольная |
2-я, опытная |
3-я, сравнения |
4-я, основная |
|
|
ТТГ, мME/л |
1,11±,026 |
1,96±0,18 р=0,0001 |
1,34±0,30 р=0,0588 р1=0,0016 |
1,08±0,27 р=0,9545 р1=0,0001 р2=0,0296 |
|
сТ4, nмоль/л |
16,2±1,71 |
10,8±2,14 р=0,0002 |
12,6±2,11 р=0,0380 р1=0,0613 |
17,8±2,82 р=0,7526 р1=0,0001 р2=0,0067 |
|
Примечание: в этой и последующих таблицах статистическая значимость различий р – с 1-й, р1 – со 2-й, р2 – с 3-й группами, ANOVA, тест Бонферрони |
||||
Эффективность коррекции йодстевиолгликозидом экспериментального гипотиреоза подтверждается у животных 4-й группы снижением до физиологического уровня секреции тиреотропина, повышением свободного тироксина.
Йодсахаридный комплекс на основе стевиолгликозида ребаудиозид А представляет собой новую йодсодержащую биологически активную добавку к пище [12]. Ребаудиозид А – один из гликозидов растения Stevia Rebaudiana Bertony, широко применяющийся в пищевой промышленности и являющийся безопасным подсластителем для продуктов, которые не должны содержать сахар (сахарозу). Йодсодержащий продукт в мольном соотношении молекулярного йода и ребаудиозида А 1:2 устойчив при хранении, растворим в воде, совместим с пищевыми технологиями, биоразлагаем в желудочно-кишечном тракте.
Развитие гипотиреоза у животных сопровождалось усилением процессов липопероксидации. У животных 2-й (опытной) группы обнаружилось значительное увеличение продуктов ПОЛ во всех изучаемых тканях как в гептановой, так и изопропаноловой фазах липидного экстракта (табл. 2). Наиболее выраженное повышение содержания диеновых конъюгатов наблюдалось в коре головного мозга и печени крыс. Так, концентрация ДК в гептановой фазе липидного экстракта коры головного мозга составила 223,8%, в изопропаноловой фазе – 171,2% по отношению к показателям животных 1-й (контрольной) группы, в печени соответственно – 175,3% и 170,8%.
Таблица 2
Уровень первичных и вторичных продуктов липопероксидации в тканях при экспериментальном гипотиреозе у крыс и его коррекции йодстевиолгликозидом, М±σ
|
Ткани |
Группа животных n=10 |
Показатели, усл. ед. |
|||
|
Гептановая фаза |
Изопропаноловая фаза |
||||
|
ДК |
КД и СТ |
ДК |
КД и СТ |
||
|
Кора головного мозга |
1-я |
0,30±0,03 |
0,16±0,02 |
0,59±0,06 |
0,14±0,02 |
|
2-я |
0,67±0,12 р=0,0002 |
0,24±0,03 р=0,0002 |
1,01±0,12 р=0,0002 |
0,35±0,05 р=0,0001 |
|
|
3-я |
0,42±0,06 р=0,047 р1=0,0012 |
0,19±0,02 р=0,0293 р1=0,0039 |
0,79±0,11 р=0,0002 р1=0,0013 |
0,23±0,05 р=0,0002 р1=0,0025 |
|
|
4-я |
0,37±0,05 р=0,0514 р1=0,0013 р2=0,1748 |
0,17±0,02 р=0,9295 р1=0,0002 р2=0,0139 |
0,65±0,12 р=0,1012 р1=0,0012 р2=0,0019 |
0,19±0,03 р=0,0103 р1=0,0013 р2=0,0012 |
|
|
Печень |
1-я |
0,54±0,05 |
0,20±0,03 |
0,89±0,04 |
0,31±0,04 |
|
2-я |
0,95±0,08 р=0,0002 |
0,46±0,05 р=0,0001 |
1,52±0,13 р=0,0002 |
0,66±0,06 р=0,0001 |
|
|
3-я |
0,78±0,07 р=0,0001 р1=0,0012 |
0,34±0,04 р=0,0001 р1=0,0013 |
0,97±0,12 р=0,1614 р1=0,0001 |
0,42±0,07 р=0,0008 р1=0,0012 |
|
|
4-я |
0,57±0,06 р=0,2323 р1=0,0003 р2=0,0007 |
0,25±0,06 р=0,0139 р1=0,0002 р2=0,0011 |
0,95±0,10 р=0,1974 р1=0,0001 р2=0,5853 |
0,37±0,06 р=0,0445 р1=0,0002 р2=0,0522 |
|
|
Почки |
1-я |
0,18±0,03 |
0,07±0,02 |
0,75±0,06 |
0,30±0,03 |
|
2-я |
0,23±0,03 р=0,0002 |
0,12±0,01 р=0,0002 |
0,92±0,08 р=0,0003 |
0,57±0,05 р=0,0002 |
|
|
3-я |
0,19±0,02 р=0,5755 р1=0,0003 |
0,11±0,01 р=0,0002 р1=0,4459 |
0,87±0,04 р=0,0004 р1=0,0576 |
0,42±0,04 р=0,0002 р1=0,0001 |
|
|
4-я |
0,18±0,02 р=0,7637 р1=0,0002 р2=0,4843 |
0,08±0,01 р=0,0854 р1=0,0002 р2=0,0003 |
0,18±0,02 р=0,0421 р1=0,0005 р2=0,0301 |
0,18±0,02 р=0,0324 р1=0,0001 р2=0,0015 |
|
Содержание крыс на виварном питании после завершения введения тиамазола приводило к снижению уровня первичных продуктов липопероксидации в тканях, однако концентрация ДК в коре головного мозга и печени крыс 3-й (сравнения) группы в гептановой фазе и через 30 суток восстановительного периода сохранялась на статистически значимо более высоких значениях, а в изопропаноловой фракции – во всех тканях.
Использование в восстановительном периоде ежедневного йодирования пищевого рациона из расчета 2,5 мкг йода/100 г массы тела животных в виде композиции йода со стевиолгликозидом как органической матрицы (4-я, основная группа) способствовало статистически значимому снижению интенсивности ПОЛ в тканях с образованием первичных продуктов липопероксидации, выявляемых в обеих фазах липидного экстракта.
Определение содержания вторичных продуктов ПОЛ – кетодиенов и сопряженных триенов – обнаружило аналогичную динамику изменений. Уровень КД и СТ в гептановой фазе липидного экстракта в ткани коры головного мозга у крыс 2-й группы с экспериментальным гипотиреозом увеличился по сравнению с контролем до 150%, в печени – до 130%, в почках – до 171,4%, в изопропаноловой фазе – до 250%, 212,9% и 190% соответственно.
У крыс 3-й группы после 30-дневного восстановительного периода содержание КД и СТ в тканях статистически значимо снижалось, но и в гептановой, и в изопропаноловой фазах липидного экстракта оставалось повышенным, характеризуя сохранение более интенсивного течения процессов ПОЛ. Уровень вторичных продуктов липопероксидации у животных 4-й группы в тканях на фоне коррекции гипотиреоза ежедневным введением йодстевиолгликозида в восстановительном периоде снижался более значительно, чем у крыс 3-й группы, достигая в гептановой фазе в тканях мозга и почек показателей контрольных животных. Однако в изопропаноловой фазе, преимущественно содержащей переокисленные ацилы дифильных липидов (фосфолипиды, гликолипиды), концентрация вторичных продуктов ПОЛ оказалось на более высоком уровне, чем в контрольной группе.
Соединения, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой, преимущественно являются также вторичными продуктами ПОЛ (малоновый диальдегид, 4-гидрокси-2-ноненаль и др.). Результаты определения ТБК-активных соединений подтверждают данные, полученные при изучении содержания КД и СТ в изопропанол-гептановых липидных экстрактах тканей (табл. 3). У крыс опытной группы гипотиреоз сопровождался выраженным увеличением ТБК-активных соединений в тканях, а коррекция гипотиреоза с использованием йодсахаридного комплекса (4-я группа крыс) приводила к резкому снижению их содержания.
Таким образом, результаты изучения в тканях головного мозга, печени и почек первичных и вторичных продуктов ПОЛ показывают, что при создании экспериментального гипотиреоза у животных наблюдается развитие окислительного стресса, выраженного в разных тканях с различной интенсивностью. Применение нового йодсодержащего комплекса на основе стевиолгликозида ребаудиозид А в восстановительным периоде после прекращения интоксикации тиамазолом приводило к восстановлению функционального состояния щитовидной железы со снижением интенсивности свободнорадикальных процессов в тканях.
Таблица 3
Содержание ТБК-активных соединений в тканях (нмоль/г) крыс с экспериментальным гипотиреозом и его коррекцией йодсахаридным комплексом, М±σ
|
Ткани |
Группа животных, n=10 |
|||
|
1-я, контрольная |
2-я, опытная |
3-я, сравнения |
4-я, основная |
|
|
Кора головного мозга |
2,56±0,27 |
3,93±0,32 р=0,0002 |
3,24±0,17 р=0,0001 р1=0,0012 |
2,82±0,23 р=0,0227 р1=0,0002 р2=0,0008 |
|
Печень |
3,51±0,21 |
5,41±0,32 Р=0,0001 |
4,31±0,32 Р=0,0002 Р1=0,0002 |
3,84±0,22 Р=0,0119 Р1=0,0001 Р2=0,0050 |
|
Почки |
1,99±0,11 |
3,16±0,28 р=0,0002 |
2,37±0,26 р=0,0069 р1=0,0001 |
2,19±0,13 р=0,0344 р1=0,0001 р2=0,0615 |
Вместе с тем до настоящего времени нет единого мнения о механизмах влияния тиреоидных гормонов на процессы свободнорадикального окисления; имеются данные, свидетельствующие о том, что как гипертиреоз, так и гипотиреоз приводят к активации ПОЛ с развитием окислительного стресса [4, 5, 6]. При этом обсуждается способность тиреоидных гормонов модулировать митохондриальную функцию (массу митохондрий, течение окислительного фосфорилирования, интенсивность биосинтеза митохондриальных белков, фосфолипидов и ДНК) [14], степень насыщенности жирных кислот липидных компонентов биологических мембран, активность NO-синтаз и уровень оксида азота, истощение резервов эндогенной антиоксидантный системы [4, 5] со вторичной активацией свободнорадикальных процессов; изменять уровень рецепторов и повышать чувствительность к катехоламинам [4, 14, 15].
Выводы
1. Экспериментальный гипотиреоз, развивающийся у крыс при ежедневном введении тиамазола в дозе 25 мл/кг массы животного в течение 21 суток, приводит к интенсификации перекисного окисления липидов в тканях головного мозга, печени и почек с повышением уровня первичных (диеновые конъюгаты) и вторичных продуктов (кетодиены и сопряженные триены, ТБК-активные соединения) липопероксидации.
2. Ежедневное введение крысам в течение 30-суточного восстановительного периода йодстевиолгликозида ребаудиозид А из расчета 2,5 мкг йода на 100 г массы животного способствует нормализации функционального состояния щитовидной железы и содержания продуктов перекисного окисления липидов в тканях.