Влияние рациона, обогащенного антиоксидантами, на когнитивные способности белых беспородных крыс



Ключевые слова: антиоксиданты, когнитивный показатель, окислительный стресс, активные формы кислорода.

В данной статье рассматривается влияние антиоксидантов на когнитивный показатель белых крыс, как пример применения антиоксидантной терапии в медицине. Центральная нервная система особенно чувствительна к окислительному стрессу по многим причинам, включая высокое потребление кислорода, высокое производство активных форм кислорода и азота из конкретных нейрохимических реакций и повышенное осаждение ионов металлов в головном мозге со старением. По этой причине наряду с воспалением окислительный стресс является одним из основных индукторов нейродегенерации, вызывая токсичность, потерю нейронов и повреждение аксонов. В настоящее время считается ключевым элементом в начале и прогрессии нескольких нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, рассеянный склероз и наследственная спастическая параплегия.

Антиоксидантная терапия широко применяется при различных нейродегенеративных расстройствах головного мозга. Хорошо известно, что окислительно-восстановительный стресс способствует патофизиологии и прогрессированию этих заболеваний. Активные формы кислорода (АФК), которые непрерывно синтезируются во время окислительного метаболизма, генерируются с высокой скоростью в мозге. Следовательно, детоксикация активных форм кислорода является важной задачей головного мозга, и участие антиоксидантов играет ключевую роль. Поэтому мы решили проверить будут ли антиоксиданты влиять на когнитивный показатель белых крыс.

Материалы и методы

Объектами исследования были 25 молодых самцов беспородных крыс массой 131–240г. Работа выполнена на базе Амурской государственной медицинской академии в виварии кафедры физиологии и патофизиологии. Всех животных содержали в стандартных условиях вивария со свободным доступом к пище и воде. Для проведения эксперимента крысы были разделены на 2 группы: контрольную (12 крыс) и экспериментальную (12крыс). Экспериментальной группе на протяжении 30 дней давали в качестве рациона: шрот Расторопши, Соевый протеин, куркуму и свежую белокочанную капусту. Рацион для экспериментальной группы был подобран с учетом высокой концентрации антиоксидантов, в том числе глутатиона и его предшественников на 1 г. продукта. Масса порции подбиралась с учетом веса молодого самца, в состав одной порции входит: соевый протеин-5 г, капуста белокочанная-1г, шрот расторопши-1 мг, куркума-1 мг. Все эти продукты смешивались с небольшим количеством ячневой каши и давались индивидуально каждой крысе в течение 1 месяца. Контрольную группу кормили смесью сухого зерна с добавлением в основной рацион овощей. На 1 этапе необходимо было приручить крыс к рукам (так называемый хэндлинг). Перед началом эксперимента для исследования когнитивного показателя (КП) крыс обучали в шестигональной проблемной камере Григорьева в течение 4 дней (рис 1). Во время обучения крысы находились в состоянии пищевой депривации. Только после тренировок проводилось контрольное испытание на время. Максимальное время, за которое крыса должна выйти из 6 отсеков равнялось 5 минутам. Обе группы проходили испытание на исследование КП.

Рис. 1. Проблемная камера Григорьева

Когнитивные способности являются основными в высшей нервной деятельности у животных и человека; это — память, планирование и прогнозирование, решение проблем, поэтому создание когнотропных лекарств является одной из самых актуальных задач в коррекции психической деятельности, как и процесс, их экспериментальной проверки — тестирования, в частности с использованием и применением данного способа.

Общая формула на все варианты оценки КП:

КП=600 %+N2x16,6 %+N3x33,3 %+N4x50 %+N5x66,3 %+N6x83,3 %, где N2,N3,…N6,количество ошибок и номер соответствующего поискового цикла,600 % — цена 6 правильных побежек. Ценность имеющейся информации оценивается изменением вероятности достижения цели. КП величиной до 50 % указывает, что выбор случаен и поведение поиска неуправляемо. КП, превышающий 50 %, указывает на тенденцию к обучению рациональному поиску правильного пути, знаменует начало приобретения опыта и процесса формирования когнитивной карты.

Таблица 1

Результаты контрольной группы КП до ипосле эксперимента

Таблица 2

Результаты экспериментальной группы

После подсчета КП для достоверности полученных данных и их сравнения был применен критерий Стъюдента для 2 выборок. Первая выборка до эксперимента, вторая после эксперимента. Расчеты критерия Стъюдента для первой выборки (рис. 2), для второй выборки (рис. 3).

Рис. 2. Расчет критерия Стъюдента для первой выборки (контрольная группа)

Рис. 3. Расчет критерия Стъюдента для второй выборки (экспериментальная группа)

Выводы: коэффициент отклонения во 2 выборке оказался значимым, следовательно, когнитивный показатель изменился, стал выше. По этим статистическим данным можно сделать несколько достоверных выводов. Во-первых, при отсутствии стимула после обучения (тренировки) контрольная группа по прошествию30 дней плохо ориентировалась в проблемной камере, совершала много ошибочных побежек, а также во время второго контрольного исследования демонстрировала плохую поисковую активность, что подтверждают математические расчеты. Во-вторых, экспериментальная группа после 30 дневного кормления, насыщенного антиоксидантами и их предшественниками, продемонстрировала показатели КП значительно выше исходных. У некоторых крыс КП приближался к 100 %, хотя стимулов в течение месяца крысы не получали. Мы предполагаем, что это связано с метаболизмом антиоксидантов в организме. В первую очередь следует уделить внимание глутатиону. Активные формы кислорода (АФК), которые непрерывно синтезируются во время окислительного метаболизма, генерируются с высокой скоростью в мозге. Следовательно, детоксикация активных форм кислорода является важной задачей головного мозга, и участие антиоксиданта глутатиона в таких процессах очень важно. Содержание глутатиона в клетках головного мозга сильно зависит от наличия его предшественников. Различные типы клеток головного мозга предпочитают разные предшественники внеклеточного глутатиона. Глутатион участвует в удалении пероксидов клетками мозга и в защите от активных форм кислорода. В сокультуре астроглиальные клетки защищают другие типы нервных клеток от токсичности различных соединений. Одним из механизмов этого взаимодействия является поставка астроглиальными клетками предшественников глутатиона в соседние клетки. Последние результаты подтверждают ведущую роль астроцитов в метаболизме глутатиона и защите от активных форм кислорода в мозге. Эти результаты также предполагают участие скомпрометированной астроглиальной системы глутатиона в окислительном стрессе, о котором сообщалось при неврологических расстройствах.

Литература:

1. Роль глутатиона, глутатионтрансферазы и глутаредоксина в регуляции редокс- зависимых процессов Е. В. КАЛИНИНА, Н. Н. ЧЕРНОВ, М. Д. НОВИЧКОВА Российский университет дружбы народов (РУДН), Москва с.11,12,16
2. Успехи физиологических наук том 50 2019 г Григорьев и др. с.61.
3. Dysregulation of Glutathione Homeostasis in Neurodegenerative Diseases https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3497002/
4. Is Modulation of Oxidative Stress an Answer? The State of the Art of Redox Therapeutic Actions in Neurodegenerative Diseases. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 7909380. Published online 2015 Dec 31. doi: 10.1155/2016/7909380 PMCID: PMC4736210.