Стресс и его влияние на липидный обмен

В последнее время актуальнейшей проблемой современного животноводства стал стресс. По мере индустриализации сельского хозяйства эта проблема всё больше обостряется, что обусловлено многими причинами и факторами.

На протяжении всей жизни организм животного подвержен влиянию многих факторов, способных вызвать стресс. По данным многих исследований стрессовое состояние животного на 70 — 80% зависит от кормления и содержания и лишь на 20 — 30% от генетического материала. На современной животноводческой ферме животное практически полностью защищено от влияния неблагоприятных факторов окружающей среды, и в то же время здесь можно видеть грубые ошибки в создании микроклимата, которые имеют непосредственное влияние на продуктивность, воспроизводительную способность и т. д. Так, например, в результате воздействия неблагоприятного микроклимата продуктивность снижается на 10 — 35%, воспроизводительная способность — на 15 — 30%, затраты кормов на единицу продукции увеличиваются на 15 — 40%, заболеваемость и отход молодняка — на 15 — 35%.

Влияние температурного режима является одним из важнейших микроклиматических факторов, так как её изменения могут повлечь за собой серьезные изменения в адаптационных механизмах животных. Не маловажное значение это имеет для теплокровных животных, у которых существует температурный гомеостаз, поддерживающий относительно постоянную температуру тела. И особенно опасно для животных сочетание низкой температуры с высокой влажностью, ветром, атмосферными осадками, грязью на выгульных площадках и загонах. При таких условиях среднесуточный прирост снижается в среднем на 25 — 31%, а потребность в корме повышается на 20 — 30%. Однако при выращивании животного нужно иметь в виду, что повышение резистентности при умеренных температурных перепадах приводит к закаливанию животных, хотя и требует дополнительных энергетических затрат. (http://www.rae.ru/snt/?section=content&op=show_article&article_id=4656).

Хищные пушные звери, как животные с хорошо развитой нервной системой, подвержены стрессу. Он возникает в результате резко изменяющихся внешних условий. Так, например, резкое изменение температуры, смена распорядка дня, переход от одного рациона к другому, длительное отсутствие воды и пищи, и другие внезапные воздействия вызывают стрессовое напряжение и как следствие, снижается естественная резистентность организма, замедляется рост и развитие, снижается плодовитость, ухудшается качество шкурки, увеличивается заболеваемость и падеж. (http://rudocs.exdat.com/docs/index-571 746.html?page=3#879 856).

Как известно, при стрессе одним из ведущих повреждающих факторов, детерминирующих развитие вторичных изменений органов и тканей, является интенсификация процессов перекисного окисления липидов (Меерсон, 1981, 1984; Петрович, Гуткин, 1986; Децина, Бачинский, 1990). Стрессорная активация свободнорадикального окисления липидов показана в сердце (Меерсон и др., 1980,1993), мозге (Куклей и др., 1994; Таранова и др., 1994), крови (Горизонтов, 1983; Микаелян и др., 1983, 1988).

Есть все основания полагать, что реакции перекисного окисления и их регуляция должны иметь особое значение для бронхолегочного аппарата, что связано, прежде всего, с большой интенсивностью липидного обмена в легком (Оыромятникова, Гончарова, Котенко, 1987). Особенностью этого обмена является непосредственное участие в нем липидов сурфактанта, главным образом фосфолипидов, являющихся потенциальным субстратом свободнорадикальных реаы (Симбирцев, Беляков, Ливчак, 1983; Верболович, Петренко, Подгорный, 1983). (Однако, в доступной литературе отсутствуют данные об активности сурфактанта и интенсивности процессов перекисного окисления липидов в легких при стрессовых воздействиях.

Проведен сравнительный анализ характера изменений функционального состояния внеи внутриклеточного компонентов сурфатантной системы легких при стресс-индуцирующих воздействиях. Новизна полученных данных заключается в выявлении различных вариантов изменений активного легочного сурфактанта в условиях действия холодового, эмоционально-болевых (иммобилизация, электрораздражение) и химического (этанол) стрессоров.

Проведена сравнительная оценка процессов перекисного окисления липидов в легких и печени при стресс-индуцирующих состояниях. Показано, что процессы свободнорадикалъного окисления липидов в этих органах не всегда изменяются однонаправленно.

Исследована функциональная активность сурфактанта при экстремальных воздействиях в сопоставлении с процессами перекисного окисления липидов в легких, что позволило установить характерные для различных стрессорных ситуаций типы изменений метаболической функции легких по изучаемым параметрам липидного обмена.

Показано модулирующее адаптивное влияние витамина Е (а-токоферола) на базальный и стрессорный уровень показателей функциональной активности сурфактантной системы легких.

При действии стресс-индуцирующих факторов выявляются эффекты изменения липидного обмена на органном уровне, которые реализуются в виде нарушений функциональной активности сурфактантной системы и процессов перекисного окисления липидов в легких. Витамин Е (а-токоферол) оказывает адаптивное действие на функциональную активность сурфактанта и уровень перекисного окисления липидов в легких и печени.

Неодинаковая направленность и различная степень изменений функциональной активности сурфактантной системы легких и процессов перекисного окисления липидов в условиях действия холодового, эмоционально-болевого (иммобилизация, электрокожное раздражение) и химического (этанол) стрессоров определяются модальностью и интенсивностью действующих стимулов.

В условиях различных стрессовых ситуаций со стороны сурфактантной системы и перекисного окисления липидов в легких установлено наличие трех типов реакций, которые могут быть обозначены как функционально-нормативный, функционально-паранормативный и стабильно-гетеростазкый.

Анализ функционального состояния сурфактантной системы легких (ССЛ) и уровня перекисного окисления липидов (ПОЛ) проводили на различных моделях стресса в трех сериях опытов. При исследовании влияния холода разной интенсивности (1-я серия экспериментов) на изучаемые параметры животных содержали в холодильной камере в течение 1 часа при -5° С и +4° С в одиночных клетках, не ограничивающих их подвижность.

Моделью эмоционально-болевого стресса служила острая иммобилизация, которую вызывали путем фиксации животных на спине в течение 3-х часов (2-я серия опытов).

Экспериментальная стрессорная ситуация моделировалась также электрической стимуляцией кожи (3-я серия опытов). Для этого использовали прямоугольную камеру (40×40×40 см) с решетчатым металлическим полом, соединенным с источником переменного тока фиксированного сопротивления, получаемым с помощью лабораторного автотрансформатора. Электрический ток напряжением 30 В подавали на протяжении 30 мин с интервалами в 30 сек.

О развитии стресса у животных судили по изменению количества эозинофильных гранулоцитов в крови (проба на эозинопешпо) (Ронин, Старобинец, 1989), части опытов определяли относительную массу надпочечников (по отношению массе тела), измеряли ректальную температуру тела. липидный обмен стресс животное Для оценки функционального состояния ССЛ применяли методики получек бронхоальвеолярных смывов и экстрактов, полученных при гомогенизации кусчка ткани респираторной зоны легкого, с последующим изучением их поверхностной активности (ПА).

О ПА легочных смывов и экстрактов судили по величине поверхностного: натяжения максимального (ПН макс) и минимального (ПН мин). ПН измеряли на дифицированных весах Вильгельми-Ленгмюра в динамике методом Дю-Нуи, основанном на измерении сил взаимодействия поверхности раздела фаз жидкое твердое тело. На основании полученных данных вычисляли индекс стабильное (ИС) изучаемых поверхностно-активных фракций легких по формуле Клементса:

• 2 (ПН макс ~ ПН мин)
• (ПН макс + ПН мин)

Температурное (холод) и эмоционально-болевые (иммобилизация, электрораздражение) воздействия оказались стресс-реализующими, что выражалось в соответствующих изменениях некоторых показателей стресс-реактивности животных. Анализ крови на эозинопению показал достоверное снижение по сравнению с контролем числа эозинофилов при действии острого холода (на 43,7%, р<0,05) и холода меньшей интенсивности (на 35,5%, р <0,05), острой трехчасовой иммобилизации (на 35,6%, р<0,02) и электрораздражении (на 16%, р < 0,02). На развитие стресс-реакции при обездвиживании крыс также указывало достоверное увеличение относительной массы надпочечников — до 0,0506 ± 0,0026 мг/г по сравнению с контрольной (0,0378 ± 0,0049 мг/г, р<0,05).

Результаты 1-й серии опытов обнаружили, что однократное переохлажден животных сопровождается изменением ряда показателей, свидетельствующих о повышении поверхностно-активных свойств сурфактанта легкого. Воздействие остро холода (1-я группа) вызвало снижение ПНмин бронхоальвеолярных смывов и увеличение их ИС. У животных 2-й группы ПНмин легочных смывов также снизилось и значительно возрос КС пузырьков воздуха, выжатых из легочной ткани, что указывает на повышение ПА альвеолярного выстилающего комплекса Воздействие низких температур не вызвало существенных изменений показателей, характеризующих ПА экстрактов легочной ткани. Имело место лишь слияние их ПНмин (2я труппа), что также свидетельствует о повышении поверхность активных свойств сурфактанта .

Предварительное введете а-токоферола на протяжении 7 дней до опыта значительно изменило все параметры, характеризующие ПА вне-внутриклеточных фракций ССЛ, указывая на ее увеличение как по сравнению контролем, так и параллельными опытными группами.

Можно предположить, что изменения ССЛ при однократном и продолжительном действии холода носят адаптивный характер. Есть основания считать, что в данных условиях включаются адаптивные механизмы, связанные с активацией секреции поверхностно-активного материала альвеолоцитами 2-го типа во внеклеточную фазу легких, при этом его внутриклеточные резервы не истощаются.

Наряду с достаточной стресс-реактивностью ССЛ в условиях холода были получены данные, свидетельствующие об отсутствии изменений уровня ПОЛ в легочной ткани. Содержание МДА в гомогенатах легких у всех животных опытных групп не превышало контрольного значения (2,24 ± 0,14 нмоль/0,05 г). Кинетические характеристики ПОЛ также достоверно не изменились по сравнению с исходной величеной.

Иная закономерность прослеживалась в печени экспериментальных животных. Действие холода вызвало усиление образования МДА и существенно отразилось скорости индуцированного ПОЛ, которая увеличилась на 47% при действии острого холода и на 26,4% при холоде меньшей интенсивности. Сдвиги стайного ПОЛ при инкубации гомогенатов печени составили 52,8% у 1-й группы сравнению с контролем (р <0,05), а действие холода при +4° С на этом показателе отразилось.

Во 2-й серии экспериментов изучали влияние острого иммобилизационного стресса на ПА легких и ПОЛ. Как показали исследования, трехчасовое обездвиживание животных на спине отразилось на величине ПНмин лёгочных экстрактов, которая увеличилась до 21,2 ± 0,60 мН/м по сравнению с контролем (18,7 ± 0,71 мВ р< 0,02), что свидетельствует о снижении ПА.

При стрессе, вызванном электрокожным раздражением (ЭКР, 3-я серия оп тов) не было выявлено существенных изменений ПА экстрактов легких. После Э1 отмечено лишь снижение ПНмакс — до 55,3 ± 0,24 мН/м по сравнению с контрольным (57,1 ± 0,55, р < 0,01).

Очевидно, стрессорная активация сурфактанта связана с интенсификацией адаптивных механизмов нейрогормонально-метаболического контроля над ССЛ. Есть данные о том, что повреждение или раздражение таких структур мозга, как кора больших полушарий, некоторых ядер гипоталамуса, базолатеральных отделов миндалины приводят к дисрегуляторным нарушениям метаболизма и активности сурфактанта (Крючкова, Лукина, 1992,1995).

Введение

кортикотропина на фоне повреждения этих нервных структур ведет к устранению признаков разбалансирования ССЛ. Имеются предположения, что именно этот гормон участвует в реализации цен-трогенных влияний мозговых образований на ССЛ (Крючкова и др., 1996).

В свою очередь, изменение гормонального статуса и, в частности, содержания гормонов гипофизарно-адренокортикальной системы в условиях стрессорных ситуаций: является общепризнанным фактом (Меерсон, 1988; Филаретов, 1987). Известно также, что стимулирующим влиянием на синтез фосфолипидов сурфактан обладают адреналин и глюкокортикоиды (Сыромятникова и др., 1987). В этой связи полученные нами адаптивные изменения CCJI можно связать с повышенным выбросом «гормонов стресса» .

Есть сведения, что активация симпато-адреналовой системы и повышен уровня катехоламинов приводит к мобилизации липидных ресурсов в ряде органов (Петрина, Юшина, 1989; Атаджанов и др., 1995; Мелконян и др., 1996). Это особенно важно для легких с их интенсивным жировым обменом.

• 1. Однократное действие низких температур сопровождается компенсаторной стимуляцией поверхностно-активных свойств сурфактантного выстилающего комплекса и внутриклеточных поверхностно-активных веществ легкого; выраженность изменений зависит от интенсивности действующего стимула. Инициируя перекисное окисление липидов в печени экспериментальных животных, холодовой стресс не сказывается на состоянии процессов липидной пероксидации в легочной ткани.
• 2. При иммобшзационном стрессе функциональная активность легочного сурфактанта понижается, что находит выражение в увеличении минимального поверхностного натяжения легочных экстрактов и уменьшении коэффициента стабильности легочных пузырьков. В условиях трехчасовой иммобилизации легкие, в отличие от печени, проявляют стресс-устойчивость в отношении свободнорадикального окисления липидов.
• 3. Электрокожное раздражение вызывает стресс-индуцированные изменения, которые заключаются в усилении перекисного окисления липидов в легочной ткани и печени. Воздействие электрическим током не приводит к нарушениям в системе сурфактанта, несмотря на усиление перекисного окисления липидов в органе, а напротив, несколько повышает поверхностно-активные свойства легких.