Роль окислительного стресса и применения антиоксидантных добавок в системных заболеваниях у собак и кошек
Университет Висконсина
Школа ветеринарной медицины
Кафедра медицинских наук
Мадисон, штат Висконсин, Соединенные Штаты Америки
Перечень сокращений:CCNU: Ломустин
ХБП: хроническая болезнь почек
СД: сахарный диабет
GPx: глутатионпероксидаза
GSH: глутатион
МДА: малоновый диальдегид
NAC: N-ацетилцистеин
АФК: активные формы кислорода
SAMe: S-аденозилметионин
СОД: супероксиддисмутаза
TAC: общая антиоксидантная способность
ТБАР: реактивные соединения тиобарбитуровой кислоты
Обзор
Резкое снижение уровня антиоксидантов в организме человека и перекисное окисление липидов коррелируют с тяжестью заболеваний, с их неблагоприятным течением и исходом. Кормление пациентов антиоксидантными добавками в период лечения болезни способно снизить вероятность летального исхода. Болезни собак и кошек также связаны с окислительным стрессом, однако существуют некоторые видовые различия. В популяции собак и кошек из антиоксидантных добавок могут извлечь пользу только животные, страдающие острыми или хроническими гепатопатиями, лекарственным токсикозом, сердечной недостаточностью, хроническими заболеваниями почек, хроническими воспалительными заболеваниями и сахарным диабетом.
В данной статье подчеркивается необходимость проведения специфических клинических исследований как для конкретных видов животных, так и для каждого определенного заболевания с целью уточнения роли окислительного стресса во время заболеваний и терапевтической роли антиоксидантных добавок в ходе лечения этих заболеваний.
Что такое окислительный стресс и какова его роль в патогенезе системных заболеваний?
Активные формы кислорода (АФК) представляют собой непрерывный побочный продукт окислительного метаболизма, образующийся как в рамках физиологических, так и патологических клеточных процессов. Эти высоко реактивные АФК окисляют клеточные компоненты, включая липиды, белки, углеводы и ДНК. Для модуляции или подавления АФК, поддержания клеточного гомеостаза и окислительно-восстановительного баланса существует эндогенная антиоксидантная система организма [1]. В условиях, когда объем выработки АФК превышает возможности антиоксидантной защиты, наблюдается состояние окислительного стресса. Оно заключается в угрожающем здоровью повышении уровня продуктов окисления клеток в организме [1, 2].
Антиоксидантная система состоит из тиоловых антиоксидантов (например, глутатиона [GSH], цистеина), ферментов-поглотителей (например, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, супероксиддисмутазы, каталазы), липидов, некоторых витаминов (например, А, С, Е, бета-каротина) и микроэлементов (например, селена, цинка, железа, марганца, меди). Для поддержания окислительно-восстановительного баланса клетки эндогенные антиоксиданты действуют независимо и синергетически. Основным внутриклеточным антиоксидантом является глутатион, который тесно связан с тиоловыми ферментами и другими необходимыми антиоксидантами, цистеином, витамином Е и селеном.
Все компоненты эндогенной антиоксидантной системы, а также побочные продукты клеточного окисления, продуцируемые АФК, используются в качестве биологических маркеров окислительного стресса. К наиболее распространенным биомаркерам окислительного стресса, количественно определенным и описанным в научной литературе, относятся концентрации глутатиона, витамина Е и С, селена и 8-изопростана. Из-за отсутствия единообразия формата проводимых исследований и используемых в ходе этих исследований аналитических методов, а также из-за существенной разницы в стабильности биологических маркеров, до сих пор не сформировано единого мнения о том, какой из маркеров является наиболее специфичным или чувствительным при оценке окислительного стресса [3]. Для более полной оценки окислительно-восстановительного статуса клеток и его влияния на эндогенную антиоксидантную систему в большинстве исследований используются множественные биологические маркеры. Концентрация антиоксидантов оценивается достаточно часто, в том числе и в связи с тем, что использование антиоксидантных добавок в рационе пациентов, у которых окислительный стресс связан с развитием некоторых заболеваний, может стать следующим логическим шагом в лечении этих заболеваний.
Окислительный стресс играет важную роль в патогенезе многих острых и хронических системных заболеваний человека [2, 4]. Активные формы кислорода индуцируют повреждение клеток непосредственно - через окисление и косвенно - через цитокины и провоспалительную индукцию генов, способствуя прогрессирующему системному воспалению, повреждению тканей, клеточному окислительному повреждению и митохондриальной дисфункции [5]. У тяжелобольных пациентов антиоксидантное истощение (например, глутатиона [5,6] и аскорбата [7, 8]) может приводить к системной декомпенсации и повышать восприимчивость организма к инфекциям, и потому оно, так или иначе, коррелирует с тяжестью течения заболевания и его возможным исходом [6,9-11]. Дефицит глутатиона был зарегистрирован в организме пациентов, страдающих системными заболеваниями [9, 10], включая сахарный диабет [12], а также – пациентов с почечной недостаточность [14], заболеваниями печени [18], острым панкреатитом [19], при травмах [13], ретровирусных инфекциях [15,16] и сепсисе [17]. У тяжелобольных пациентов снижение концентрации глутатиона зачастую связано с ухудшением перспектив выздоровления [4, 20]. Концентрация в моче или плазме крови 8-изопростана, являющегося стабильным маркером перекисного окисления липидов, коррелирует с тяжестью заболевания у человека [21, 22]. У животных такие концентрации также могут быть очень высокими в случае повреждений окислительного характера [22] и модулируются при помощи антиоксидантов [23].
Окислительный стресс у собак и кошек
Результаты исследований, проведенных на людях, показали, что окислительный стресс может влиять на исход болезни у острых и хронических больных, а также тяжелобольных пациентов. Тесную связь окислительного стресса с различными системными заболеваниями подтвердили также результаты исследований, проведенных на кошках и собаках. Тем не менее, экстраполяция результатов исследований разных видов достаточно затруднена по причине существенных различий в рационах их питания, особенностей метаболизма, этиологии и патофизиологии заболеваний. Так, например, было проведено исследование, в ходе которого сравнивались концентрации эндогенных антиоксидантов у здоровых собак и кошек [24]. Выяснилось, что здоровые собаки имели значительно более высокие концентрации антиоксидантов (глутатиона, цистеина и аскорбата) по сравнению со здоровыми кошками. Это свидетельствует о наличии видовых различий в антиоксидантном гомеостазе. Полученные результаты интересны, но не вполне понятны, что подтверждает необходимость проведения новых исследований, направленных на уточнение роли окислительного стресса в период протекания разных болезней, а также терапевтической роли антиоксидантных добавок в ходе их лечения.
Системные заболевания
Было замечено, что больные собаки, госпитализированные в ветеринарные клиники, испытывали системный окислительный стресс, включавший снижение уровня эндогенных антиоксидантов (эритроцитарного глутатиона и сывороточного витамина Е) и повышение концентрации изопростана - маркера перекисного окисления липидов - в моче [24, 25].Также было установлено, что кошки, страдавшие системными болезнями, демонстрируют повышенную концентрацию аскорбата по сравнению со здоровыми кошками. Это свидетельствует об ином эндогенном антиоксидантном профиле кошек во время течения болезни по сравнению с профилем больных собак или людей с системными заболеваниями [24].
