Scientific journal

International Journal of Experimental Education

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

Более двадцати лет исследуется феномен сверхмалых доз (СМД) во всем мире. На настоящее время изучено действие гормонов, цитостатиков, нестероидных противовоспалительных, психотропных препаратов и вакцин в СМД [1]. Данный список можно было бы продолжить. Главное из достоинств действия препаратов в СМД – активность препаратов на том же уровне, что и в средне-терапевтических дозах, а второе, и на наш взгляд, очень серьезное свойство – отсутствие побочных явлений. Кроме того, препараты в СМД обладают синергическим эффектом – они потенциируют действие тех же препаратов в средне-терапевтических дозах.

В настоящее время в медицинской практике используется несколько препаратов в сверхмалых дозах. Видимо, их количество было бы значительно больше, если бы врачи знали механизм действия препаратов в СМД, а фармацевты могли бы проводить анализ качества лекарственных препаратов. Сложность, как первого, так и второго в количестве действующего вещества.

В наших предыдущих сообщениях [2,3,4] было показано, что для анализа активности препаратов в СМД (в нашем случае диклофенак, лепримар, беталейкин) мы использовали изучение уровня жирных кислот (ЖК) в мембранах и межклеточном веществе и цитоплазме сердца, печени и почек. Как показали исследования, данный метод эффективно показывает изменение концентрации ЖК при влиянии разных доз, в том числе и разных СМД.

Последнее десятилетие ознаменовалось активным исследованием и использованием нанопрепаратов в медицине и биологии. Была показана их значительная эффективность. Однако, как и в вопросе о действии препаратов в СМД, большая проблема обозначилась в контроле их действия и механизме действия нанопрепаратов. Кроме того, нанопрепараты обладают токсическим действием на биологические объекты. Именно в этой связи стало развиваться новое направление – нанотоксикология. И здесь, по аналогии с СМД, требуется адекватный метод изучения влияния нанопрепаратов на организм животных и человека.

Все эти факты подвели нас к исследованию влияния одного из наиболее популярных нанопрепаратов – фуллерен С60-80. Было исследовано влияние фуллеренов С60-80 в разных дозах от эквивалента средне-терапевтических доз до СМД.

Целью работы было изучение влияния фуллеренов С60-80 в сверхмалых дозах (СМД-1 – 2,3⋅10^-13 М и СМД-2 – 2,3⋅10^-16 М) на уровень жирных кислот фосфолипидов мембран и межклеточного вещества и цитоплазмы кардиомиоцитов при экспериментальном миокардите у крыс.

Материалы и методы исследования

В эксперименте использовались неимбредные крысы – самцы, весом 220-240 г. Экспериментальный миокардит моделировался «цитокиновым взрывом» – введением перикардиально бета-лейкина. Фуллерены С60-80 растворялись в растительном масле соответственно с необходимой концентрации. Эмульгатором служил ТВИН – 80. Полученная эмульсия вводилась энтерально с помощью желудочного зонда. Мембраны клеток исследуемых органов с последующим выделением фосфолипидов проводились по стандартной методике. После гидролиза ЖК подвергались метилированию. Качественный и количественный анализ ЖК проводился с помощью газового хроматографа «Agilent 8090». Статистическая обработка проводилась с помощью программного пакета «Statistica-8». В исследовании изучались фуллерены в СМД, равной 2,3⋅10^-13 и 2,3⋅10^-16 М.

Результаты исследования и их обсуждение

Как видно из таблицы, фуллерены С60-80 в СМД влияют на включение жирных кислот в фосфолипиды мембран кардиомиоцитов. При изучении количественных характеристик уровней ЖК, было показно, что фуллерены С60-80 в СМД – 1 уменьшают концентрацию Миристолеиновой, Пальмитолеиновой, Линолеадиковой, Докозагексаеновой и Нервоновой кислот по отношению к действию фуллеренов С60-80 в СМД – 2. Концентрация Линоленовой и Эйкозановой кислот статистически недостоверно различаются. Уровни Петроселиниковой, Вакцениковой, Олеиновой. Арахидоновой и Эруковой кислот под действием фуллеренов С60-80 в СМД -1 достоверно повышаются. Уровни Элаидиковой кислоты под действием фуллеренов С60-80 как в СМД-1, так и в СМД – 2 были в следовых концентрациях, а уровень Линолевой кислоты был в следовой концентрации только под действием СМД-1.

Таким образом, включение ЖК в фосфолипиды мембран кардиомиоцитов эффективнее контролируется фуллеренами С60-80 в СМД, равной 2,3·10^-16 М.

Изменение уровня жирных кислот в мембранах и внеклеточном веществе и цитоплазме кардиомиоцитов под действием Фуллеренов С60-80

* – p ≥ 0.005.

Влияние фуллеренов С60-80 в СМД-1 и СМД-2 на концентрации жирных кислот в межклеточном веществе и цитоплазме кардиомиоцитов показано в таблице. Как и в мембранах, фуллерены С60-80 в СМД-2 повышают концентрацию Миристолеиновой, Пальмитолеиновой кислот. Кроме того, происходит еще и повышение Петроселиниковой, Арахидоновой кислот, Уровни Элаидиковой, Олеиновой, Докозагексаеновой и Нервоновой кислот по отношению к СМД-1. Концентрации Линолеадиковой, Эйкозановой и Эруковой кислот изменяются статистически недостоверно (р≥0,005). Интересен тот факт, что недостоверное различие Эйкозановой кислоты наблюдалось как в мембранах, так и в межклеточном веществе и цитоплазме кардиомиоцитов. Уровни Линоленовой, Линолевой, Элаидиковой и цис-Вакцениковой кислот были в следовых концентрациях. При этом, интересен факт, что Элаидиковая кислота в мембранах была в следовых концентрациях, а в межклеточном веществе и цитоплазме – достоверно не различались между СМД-1 и СМД-2. Это можно трактовать, что данная кислота является транс-изомером Олеиновой кислоты. Такая же ситуация складывается с Линолеадиковой кислотой, которая является трансизомером Линолевой кислоты. А транс-изомеры не активны в биохимических процессах.

Таким образом, можно констатировать, что сверхмалые дозы фуллеренов С60-80 паритетно повышают и понижают уровни ЖК в межклеточном веществе и цитоплазме кардиомиоцитов.

При сравнении воздействия фуллеренов на уровень жирных кислот в мембранах и в межклеточном веществе и цитоплазме (см. рис. 1, 2) также обращает на себя дозозависимый эффект. Фуллерены С60-80 в СМД 2,3·10-13М значительно активируют синтез и транспорт Линолеадиковой, Петроселиниковой, Нервоновой кислот в межклеточном веществе и цитоплазме кардиомиоцитов по сравнению с мембранами. То же зарегистрировано при действии данного препарата в СМД-2.Однако, концентрация Миристолеиновой, Пальмитолеиновой, Линоленовой, Олеиновой, Докозагексаеновой и, особенно, Арахидоновой кислот снижались как в мембранах, так и в межклеточном веществе и цитоплазме кардиомиоцитов. Кроме того, некоторые ЖК были в следовых концентрациях (см. табл., рис. 1,2).

Таким образом, результаты исследования показывают, что фуллерены С60-80 в сверхмалых дозах эффективно влияют на включение жирных кислот как в фосфолипиды мембран, так и в межклеточное вещество и цитоплазму кардиомиоцитов при экспериментальном миокардите. Если возможно говорить о логике включения ЖК в фосфолипиды и в межклеточное вещество, это довольно неблагодарное дело – например, концентрация Линолеадиковая кислота, являясь транс-изомером Олеиновой кислоты, выше была в межклеточном веществе и цитоплазме, чем в мембране кардиомиоцитов при воздействии как фуллеренов СМД-1, так и СМД-2, а сама Олеиновая кислота при тех же условиях, выше в мембранах. Но точно известно, что ЖК не синтезируются в мембранах. Другой пример: Арахидоновая кислота, менеджер воспалительных процессов, активнее включается в фосфолипиды мембран кардиомиоцитов, чем в межклеточное вещество и цитоплазму под действием фуллеренов как в СМД-1, так и в СМД-2. А Линолевая кислота, её предшественник, как в мембранах, так и в межклеточном веществе, обнаруживалась в следовых концентрациях при воздействии фуллеренов в СМД-1. В СМД-2 Линолевая кислота появляется в фосфолипидах мембран, но в межклеточном веществе и цитоплазме все также обнаруживалась в следовых концентрациях. Другой предшественник Арахидоновой кислоты – Линоленовая кислота под действием фуллеренов С60-80 как в СМД-1, так и в СМД-2 в мембранах обнаруживались, практически, в одинаковых концентрациях (2,98 и 3,01 %, соответственно), а в межклеточном веществе и цитоплазме – в следовых концентрациях как в СМД-1, так и в СМД-2.

Однако основным результатом данного исследования, на наш взгляд, является констатация факта, что фуллерены С60-80 в сверхмалых дозах влияют на тонкие механизмы регуляции синтезом и транспортом жирных кислот в мембраны и межклеточное вещество. А если сравнить их активность с влиянием лекарственных препаратов, например, с действием диклофенака (5), можно сделать вывод, что механизм действия ксенобиотиков в сверхмалых дозах един. Следовательно, воздействие веществ в сверхмалых дозах является общебиологическим и фундаментальным.

Выводы

Фуллерены С60-80 в сверхмалых дозах 2,3·10^-13 и 2,3·10^-16 М влияют на механизмы регуляции синтезом и транспортом жирных кислот в мембраны и межклеточное вещество и цитоплазму клеток

Фуллерены С60-80 в СМД, равных 2,3·10^-16 М эффективнее контролирует включение ЖК в фосфолипиды мембран кардиомиоцитов.

Сверхмалые дозы фуллеренов С60-80 паритетно повышают и понижают уровни ЖК в межклеточном веществе и цитоплазме кардиомиоцитов.

Рис. 1. Изменение концентрации жирных кислот под действием фуллеренов С60-80 в сверхмалой дозе 2,3·10^-13 М

Рис. 2. Изменение концентрации жирных кислот под действием фуллеренов С60-80 в сверхмалой дозе 2,3·10^-16 М