Оксидативный стресс при кардиоренальном синдроме у собак, возникшем на фоне эндокардиоза

Полный текст

Введение

Гиперпродукция активных форм кислорода может вызывать мощное патологическое воздействие на организм больных животных [1]. Данное патологическое состояние связано с перекисным окислением липидов и имеет название в научной литературе как оксидативный стресс [2]. В физиологических условиях организм животных имеет достаточно эффективную систему защиты в виде антиоксидантной системы [1, 2]. Однако, дисбаланс прооксидантных и антиоксидантных факторов может инициировать процессы неконтролируемого перекисного окисления липидов и повреждение белков и нуклеиновых кислот в различных клеточных структурах [1]. В этом отношении особую озабоченность вызывает риск поражения органов сердечно-­сосудистой и выделительной систем как мультиморбидной патологии [3—6]. Ранее мы изучали оксидативный стресс и его роль при гепатокардиальном синдроме [7]. Однако, еще большую проблему в ветеринарной терапии имеет кардиоренальный синдром, который возникает на фоне первичной кардиопатологии и манифестируется выраженным снижением почечной функции в виде азотемии [8—10].

Известно, что окислительный стресс вызывает феномен цитотоксичности, влияет на нейроэндокринную и иммунную систему организма, индуцирует выработку провоспалительных цитокинов и оказывает негативный йонотропный эффект [10, 11]. Общие маркеры оксидативного стресса хорошо известны в научной литературе и включают в себя продукты перекисного окисления липидов (например, диеновые конъюгаты, малоновый диальдегид, 8-F2a-изопростан и т. д.), окисленной ДНК (например, 8‑гидрокси-­дезоксигуанозин) или модификации белков (например, карбонилы белков) [12]. Также важная роль в развитии оксидативного стресса отводится церулоплазмину [4]. Эндогенная система антиоксидантной защиты достаточно сложна, многообразна и включает такие ферментные системы, как каталазу, супероксиддисмутазу, глутатионредуктазу, глутатионпероксидазу, нейтрализаторы свободных радикалов (ретинол, токоферол, аскорбиновая кислота) и хелаторы металлов [10, 13—14]. Состояние антиоксидантной системы и процессов перекисного окисления липидов у больных эндокардиозом собак при развитии осложнений в виде кардиоренального синдрома не представлены в современной научной литературе.

Цель исследования — оценить патофизиологическое значение оксидативного стресса в процессах формирования и прогрессирования кардиоренального синдрома у больных эндокардиозом собак.

Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования использованы собаки, больные эндокардиозом. Диагноз при эндокардиозе у собак пород группы риска устанавливали на основании наличия выраженного голосистолического шума на верхушке сердца с левой стороны грудной клетки, увеличения левого предсердия (соотношение размера левого предсердия к размеру аорты более 1,7), деформированного и утолщенного митрального клапана с одновременным поражением трикуспидального клапана или без такового, а также признаков, характерных для митральной регургитации по данным эхокардиографии в B-, М-режиме и цветного допплеровского картирования [15—19]. Все больные животные, поступавшие на первичный прием в ветеринарные клиники Москвы и области, имели признаки застойной сердечной недостаточности: гиперемию, отек легких, плевральный выпот или асцит. Исследования проводили на 22 физиологически здоровых и 55 больных эндокардиозом собак. Эхокардиографические и допплерографические методы исследования проводили на аппарате Mindray DP‑60 [14]. Больных эндокардиозом собак разделили на 2 группы: I — свободные от кардиоренальных осложнений (n = 24), II — с кардиоренальным синдромом (n = 31). Оценку биохимического профиля сыворотки проводили у каждой собаки, чтобы определить соответствие критериям участия в эксперименте. Собак, включенных в контрольную группу, отнесли к категории физиологически здоровых на основании физического осмотра, нормальных данных эхокардиографии и биохимического профиля сыворотки крови. Все собаки с наличием других тяжелых заболеваний (например, онкопатология, печеночная недостаточность, диабет, анемия, сепсис, инфекционные и паразитарные заболевания) были исключены из исследования. Не было никаких отличий между контрольной и опытными группами по массе тела, возрасту, распределению по полу и породам. Все владельцы собак подписали форму информированного согласия на добровольное участие в клиническом эксперименте. Клинически важным критерием наличия кардиоренального синдрома у животных считали азотемию, которая манифестировалась повышенной концентрацией креатинина в сыворотке крови (≥ 200 мкмоль/л). Забор проб крови у собак проводили натощак из подкожной вены предплечья в вакуумные пробирки с активатором свертывания крови в утренние часы после предварительного не менее 10‑часового режима голодания. Оценка интенсивности процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы в сыворотке крови собак при кардиоренальном синдроме осуществлена с использованием коммерческих наборов RANDOX Laboratories Ltd согласно инструкции производителя на спектрофотометре UN2CO-WFT2100.

Методами Манна — Уитни и Крускала — Уоллиса осуществляли статистический анализ полученных цифровых данных в STATISTICA 7.0 [17—19]. Экспериментальные данные описаны медианой Me и диапазоном интерквартильного размаха IQ.

Результаты исследования и обсуждение

Медиана концентрации малонового диальдегида в сыворотке крови у больных неосложненными формами эндокардиоза собак и в группе животных при развитии кардиоренального синдрома оказалась достоверно выше по сравнению с контрольной группой (табл.).

Антиоксидантный статус и биомаркёры оксидативного стресса у больных эндокардиозом митрального клапана собак, осложненным кардиоренальным синдромом

Показатель	Группы животных						Критерий Крускала — Уоллиса
	Контроль (n = 22)		I (n = 24)		II (n = 31)
	Me	IQ	Me	IQ	Me	IQ
Малоновый диальдегид, мкмоль/л	2,75	2,40…2,80	3,80***	3,00…4,10	4,00***	3,70…4,20	H = 35,7 р < 0,001
Церулоплазмин, ммоль/л	1,30	1,10…1,80	2,15***	1,80…2,60	3,00***###	2,50…3,10	H = 46,2 р < 0,001
Супероксиддисмутаза, Ед/ мл	50,0	46,0…55,0	38,0***	35,5…40,0	27,0***###	25,0…30,0	H = 57,0 р < 0,001
Каталаза, Ед/мл	1,55	1,40…1,90	0,70***	0,50…0,90	0,40***###	0,30…0,50	H = 53,5 р < 0,001
Глутатионредуктаза, Ед/мл	1,45	1,30…1,60	0,70***	0,60…0,90	0,80***	0,60…0,90	H = 45,2 р < 0,001
Глутатионпероксидаза, Ед/мл	2,95	2,70…3,30	2,35***	1,90…2,65	1,80***###	1,70…2,00	H = 44,2 р < 0,001
Диеновые конъюгаты, усл. ед./мл	1,95	1,50…2,30	2,95***	2,50…3,35	3,80***###	3,70…4,10	H = 57,2 р < 0,001

Примечание. Me — медиана; IQ — интерквартильный размах; * — р < 0,05; ** — р < 0,01; *** — р < 0,001 — достоверность разницы между показателями I, II группы и клинически здоровыми животными (критерий Манна — Уитни); # — р < 0,05; ## — р < 0,01; ### — р < 0,001 — достоверность разницы между показателями I и II группы животных (критерий Манна — Уитни).

Однако, медианы сывороточной концентрации малонового диальдегида статистически не отличались у больных эндокардиозом собак в зависимости от наличия или отсутствия кардиоренальных осложнений (см. табл.). При этом, анализ Крускала — Уоллиса показал высокий уровень достоверности, что указывает на тот факт, что величины данного биохимического параметра у животных разных групп не относятся к единой генеральной совокупности.

Медиана концентрации церулоплазмина в сыворотке крови больных эндокардиозом собак как при отсутствии, так и наличии кардиоренального синдрома была статистически значимо более высокая по сравнению с контролем. Кроме этого, в группе больных собак при наличии кардиоренального синдрома концентрация церулоплазмина в сыворотке крови оказалась статистически значимо более высокая, чем в группе больных животных с отсутствием кардиоренальных осложнений. Проведение анализа Крускала — Уоллиса в отношении сывороточной концентрации церулоплазмина у собак разных опытных групп установило наличие высокой статистической значимости полученных результатов.

Медианы сывороточной активности супероксиддисмутазы у собак разных опытных групп не относятся к одной генеральной совокупности согласно проведению анализа Крускала — Уоллиса. Активность данного фермента в сыворотке крови больных эндокардиозом собак была статистически значимо ниже как при отсутствии, так и при наличии кардиоренального синдрома по сравнению с контрольной группой. Однако, следует отметить, что активность в сыворотке крови супероксиддимутазы была более низкой в группе больных кардиоренальным синдромом собак по сравнению с интактной группой собак.

В отношении медианы активности каталазы в сыворотке крови собак разных групп анализом Крускала — Уоллиса установлен высокий уровень статистической значимости. У больных эндокардиозом собак как без кардиоренальных осложнений, так и при наличии таковых медиана сывороточной активности каталазы была статистически значимо ниже, чем в контрольной группе. Однако, следует отметить, что активность данного фермента была значимо более низкая в группе больных эндокардиозом с кардиоренальным синдромом, чем в группе больных неосложненными формами патологии животных.

Активность глутатионредуктазы в сыворотке группы больных эндокардиозом с кардиоренальным синдромом собак и группы больных неосложненными формами кардиопатологии была более низкой, чем в группе контроля. Не выявлено статистически значимых изменений в сывороточной активности данного фермента между группой собак, больных неосложненными формами эндокардиоза, и животными с развитием осложнений в виде кардиоренального синдрома. Однако, анализ Крускала — Уоллиса показал наличие статистически значимых различий между разными опытными группами собак.

Методом Крускала — Уоллиса верифицированы статистически значимые отличия между показателями сывороточной активности глутатионпероксидазы у разных опытных групп животных. При этом по сравнению с группой контроля активность данного фермента в группе больных неосложненными формами эндокардиоза была статистически значимо более низкая. Наличие кардиоренального синдрома у больных эндокардиозом привело к еще более значимому снижению активности глутатионпероксидазы в сыворотке крови по сравнению группой животных, больных неосложненным эндокардиозом.

Концентрация диеновых конъюгатов в сыворотке крови больных эндокардиозом собак как при отсутствии, так и при наличии кардиоренального синдрома была статистически значимо более высокая по сравнению с контролем. Кроме того, в группе больных собак при наличии кардиоренального синдрома концентрация диеновых конъюгатов в сыворотке крови оказалась статистически значимо более высокая, чем в группе больных животных с отсутствием кардиоренальных осложнений. Проведение анализа Крускала — Уоллиса в отношении сывороточной концентрации диеновых конъюгатов у собак разных опытных групп установило наличие высокой статистической значимости полученных результатов.

Собаки, больные эндокардиозом, осложненным кардиоренальным синдромом, в этом исследовании имели более значительный окислительный стресс, чем у больных неосложненными формами сердечно-­сосудистой патологии, на что указывают более высокие значения концентрации диеновых конъюгатов в сыворотке крови. Диеновые конъюгаты являются непосредственными продуктами перекисного окисления липидов. Они синтезируются в процессе перегруппировки двой­ных связей при свободно-­радикальном окислении полиненасыщенных жирных кислот.

Малоновый диальдегид является менее надежным биомаркёром окислительного стресса [1]. Он синтезируется в организме человека и животных в процессе расщепления арахидоновой кислоты и других полиненасыщенных липидов активными формами кислорода [2]. По сравнению с контролем данный метаболит статистически значимо повышался в сыворотке собак при эндокардиозе. Однако наличие кардиоренального синдрома у больных собак не инициировало дальнейшее повышение его концентрации в сыворотке крови.

Медьсодержащий протеин церулоплазмин играет важнейшую ферментативную роль в организме животных и человека, а именно: он катализирует окисление полиаминов и полифенолов в сыворотке крови [4], является потенциальным биомаркёром окислительного стресса. В нашем исследовании установлено, что при развитии кардиоренального синдрома у собак, больных эндокардиозом, концентрация церуплазмина в сыворотке крови была более высокой, чем у больных без кардиоренальных осложнений и интактных животных.

Супероксиддисмутаза является ферментом антиоксидантной защиты организма [6]. Он катализирует дисмутацию супероксида в оксиген и пероксид водорода. У больных эндокардиозом собак активность супероксиддисмутазы в сыворотке крови существенно снижалась, по сравнению с клинически здоровыми животными. Особенно заметное снижение происходило при развитии кардиоренального синдрома.

Каталаза представляет собой гемсодержащий фермент, относящийся к классу оксидоредуктаз [12]. Данный фермент принимает непосредственное участие в разложении пероксида водорода на воду и оксиген. У собак, больных эндокардиозом, сывороточная активность каталазы значительно снижалась по сравнению с нормой. Особенно выраженное снижение отмечалось в группе животных при развитии кардиоренального синдрома.

Глутатионредуктаза представляет собой энзим, восстанавливающий дисульфидную связь окисленного глутатиона его сульфгидрильной формы за счет энергии НАДФ-Н, образующегося в пентозном цикле [13]. В красных кровяных тельцах, в условиях постоянного высокого риска воздействия оксидативного стресса, почти 10 % потребляемой глюкозы используется на восстановление глутатиона глутатионредуктазой. У собак больных эндокардиозом, по сравнению со здоровыми, происходит снижение сывороточной активности глутатионредуктазы. Однако наличие у больных животных кардиоренального синдрома не привело к более значимому снижению активности данного фермента.

Глутатионпероксидаза — фермент, защищающий организм человека и животных от последствий оксидативного стресса [11—13, 20, 21]. Глутатионпероксидаза восстанавливает гидроперекиси жирных кислот в соответствующие спирты, а также пероксид водорода до воды. В нашем исследовании показано, что по сравнению со здоровыми собаками сывороточная активность данного фермента достоверно снижалась у больных эндокардиозом, причем наличие кардиоренального синдрома привело к еще боле значимому ее снижению.

Очевидно, что повышенная продукция активных форм кислорода, индуцируемая различными триггерами, связанными с тяжестью течения хронической сердечной недостаточности у больных эндокардиозом собак, способствует формированию и прогрессированию кардиоренального синдрома. При этом снижение легочного капиллярного кровотока при кардиопатологии инициирует продукцию активных форм кислорода митохондриями различных клеток организма больных животных, что требует дальнейшего исследования.

Заключение

Маркёры оксидативного стресса (концентрация малонового диальдегида, церулоплазмина, диеновых конъюгатов в сыворотке крови) повышаются у собак, больных эндокардиозом митрального клапана, в сравнении с клинически здоровыми. Степень повышения данных субстратов оказалась достоверно выше при возникновении осложнения в виде кардиоренального синдрома. Кроме того, обнаружено, что сывороточная активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионредуктазы, глутатионпероксидазы) закономерно снижалась у собак, больных эндокардиозом. Степень выраженности депрессии указанных ферментных систем была максимально низкая у собак при развитии кардиоренальных осложнений. Продукты перекисного окисления липидов, а также показатели ферментных систем антиоксидантной защиты можно использовать как потенциальные биомаркёры развития кардиоренальных осложнений у собак, больных эндокардиозом.

Об авторах

Юрий Анатольевич Ватников

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: vatnikov_yu@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-0036-3402
SPIN-код: 2726-8270

доктор ветеринарных наук, профессор, директор департамента ветеринарной медицины

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Андрей Анатольевич Руденко

Российский университет дружбы народов; Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)

Email: vetrudek@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6434-3497
SPIN-код: 6403-6832

доктор ветеринарных наук, профессор кафедры ветеринарной медицины, Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ); профессор департамента ветеринарной медицины, Российский университет дружбы народов

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6; Российская Федерация, 125080, г. Москва Волоколамское шоссе, д. 11

Игорь Васильевич Щуров

Российский университет дружбы народов

Email: shchurov-iv@pfur.ru
ORCID iD: 0009-0001-8319-6680

кандидат ветеринарных наук, руководитель Центра ветеринарной инновационной медицины

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Илья Фёдорович Вилковыский

Российский университет дружбы народов; ООО «Ветеринарное здоровье»

Email: med-vet@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4552-2083
SPIN-код: 6544-1649

кандидат ветеринарных наук, доцент департамента ветеринарной медицины, Российский университет дружбы народов; генеральный директор, ООО «Ветеринарное здоровье»

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6; Российская Федерация, 108840, г. Троицк, ул. Физическая, д. 13

Евгения Михайловна Яровенко

ООО «Ветеринарная клиника „ЗооАкадемия“»

Email: zooac@yandex.ru
ветеринарный врач Российская Федерация, 117452, г. Москва, ул. Ялтинская, д. 1Б

Список литературы