Проблема первичной и вторичной профилактики распространенных неинфекционных заболеваний связана со сложным этиопатогенезом, длительностью заболевания и, следовательно, развитием коморбидных состояний. Общим в патогенезе большинства социально значимых неинфекционных заболеваний является симптомокомплекс метаболического синдрома. В связи с этим разработка и изучение новых лечебно-профилактических бальнеосредств является одним из обоснованных этапов в создании современных и эффективных немедикаментозных методов терапии.

Многолетние экспериментальные и клинические исследования по использованию нативных минеральных вод (МВ) Ессентукского типа определили направленность их механизмов действия в профилактике и лечении преимущественно заболеваний гастроэнтеропанкреатической системы [2, 6]. Эти данные позволили в дальнейшем проводить исследования по расширению спектра применения МВ путем их обогащения и усиления биопотенциала [1, 3]. При выборе модифицирующего объекта учитывали микроэлементный состав МВ, а именно содержание селена в природных водах. Селен входит в состав небольшого количества высокоминерализованных МВ региона Кавказских Минеральных Вод, что ограничивает их использование при многих соматических заболеваниях. Основополагающим в поиске оптимальной формы селенсодержащего препарата являлась его высокая эффективность и безопасность [7—10]. Широкое применение органической формы селена (субстанция селекор) в виде таблетированных биологически активных добавок предопределило использование этой субстанции для обогащения МВ.

Цель работы — изучение механизмов непосредственного действия курсового приема М.В. Ессентукского типа, модифицированных селеном (Ессентуки Новая и Ессентуки № 4), на здоровых животных.

Исследование выполняли на 102 половозрелых крысах-самцах линии Вистар массой 280—350 г.

Содержали животных в стандартных условиях вивария ПНИИК ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России (далее — ПНИИК), регламентируемых СП 2.2.1.3218−14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)»; ГОСТ 33215–2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными». Животные находились по 4—5 особей в клетках, подстилкой являлись опилки нехвойных пород. Клетки подвергали ежедневной влажной уборке. Корм гранулированный выдавался ежедневно утром, доступ к питьевой воде был свободный. Животных ежедневно осматривали, заболеваний и падежа в течение эксперимента не было.

Работа проводилась по принципам гуманного обращения с животными в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых в эксперименте и других научных целях (ETS № 123, Strasbourg, 1986), с изменениями от 22.06.98. Протокол исследования одобрен на заседании Комиссии по биоэтике ПНИИК (протокол № 1 от 25.02.16).

Эксперименты были проведены на базе отдела изучения механизмов действия физических факторов ПНИИК.

Учитывая то, что М.В. Ессентукского типа в клинических наблюдениях и экспериментальных исследованиях показали преимущественное влияние на регуляцию углеводно-жирового обмена, было проведено их обогащение селеном с целью усиления метаболической активности. На основании этого было изучено влияние курсового поения нативными и модифицированными селеном МВ на компонентный состав тела животных (жировой массы и минеральной плотности костной массы) с учетом метаболических и гормональных эффектов.

В соответствии с дизайном исследования животные получали М.В. Ессентукского типа внутрижелудочно по 1,5 мл на 100 г массы животного и МВ с добавлением селена в виде субстанции селекор (диметилдипиразолилселенида) в 2 дозировках (Se1 3 мкг/кг, Se2 300 мкг/кг). Под МВ1 подразумевалась М.В. Ессентуки Новая (хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатная натриево-кальциевая, малой минерализации), МВ2 — Ессентуки № 4 (углекислая хлоридно-гидрокарбонатная натриевая, средней минерализации).

Животных в эксперимент вводили в 2 этапа по 51 особи, с разницей в 7 сут. Согласно условиям эксперимента, животные методом простой рандомизации были распределены в семь групп. Животные 1-й (контрольная) группы (n=15) получали только питьевую воду, 2-й (n=13) — нативную МВ1; 3-й (n=13) — нативную МВ2; 4-й (n=15) — МВ1 с селеном (МВ1Se1); 5-й (n=15) — МВ1Se2; 6-й (n=15) — МВ2Se1; 7-й (n=16) — МВ2Se2.

У всех животных проводили забор крови для анализа и получения сыворотки.

Определение содержания кортизола, инсулина, дегидроэпиандростерона (ДГЭАС), трийодтиронина (Т₃), тироксина в крови животных осуществлялось на иммуноферментном автоматизированном анализаторе (производитель «Chem Well» Software Version 6.3, США) с использованием набора реагентов (производитель ООО «Компания «Алкор Био», Россия).

В сыворотке крови животных на биохимическом анализаторе Chem Well (США) определяли содержание глюкозы, общего белка, креатинина, общего холестерина (ХС), липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), триглицеридов, аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), общего кальция и неорганического фосфора.

Рассчитывали коэффициент атерогенности (КА) по формуле:

КА=ХС–ЛПВП/ЛПВП.

По плану завершение эксперимента осуществлялось на 22-е сутки, через 1 сут после окончания курса поения. В ходе исследования никаких нежелательных явлений не наблюдалось.

Животных выводили из эксперимента в 2 этапа с разницей в 7 сут путем декапитации под эфирным наркозом.

У животных из 4—7-й групп (по 6 особей) после выведения из эксперимента определяли состав компонентов тела методом рентгеновской денситомет-рии (модель Discovery W (S/N 87169), США) в режиме оценки мелких животных с программным приложением расчета площади поверхности тела (cм²), абсолютного и относительного содержания жира (Fat mass (г), Fat (%)) и показателя минеральной плотности костной ткани (МПКТ, г/см²).

Для оценки результатов исследования использовали пакет программ Statistica 6.0. (США). Полученные данные оценивали с применением критерия Ньюмана—Кейлса для множественных межгрупповых сравнений и многофакторного дисперсионного анализа. Для анализа статистически значимых связей между количественными показателями использовали критерий ранговой корреляции Спирмена. Показатели представлены в виде медианы (Ме) и квартилей [Q25; Q75]. Различия считали достоверными при минимальном уровне значимости p<0,05.

Курсовое внутрижелудочное поение животных различными вариантами модифицированной М.В. Ессентукского типа оказало преимущественное влияние на жировой и углеводный обмены с учетом гормональной регуляции и кальциевого гомеостаза.

После курсов поения у животных масса тела находилась в пределах видовой нормы и достоверно не различалась между группами (табл. 1).

Для дальнейшего анализа были выделены три варианта динамики массы животных: 1-й — масса тела снизилась в среднем на 5—7% (во всех группах, кроме контрольной), 2-й — масса не изменилась, 3-й — масса увеличилась в среднем на 5—7% (для всех групп). При оценке зависимости курсового поения животных модифицированной селеном МВ и содержания липидов в сыворотке крови животных был применен факторный анализ с учетом 3 вариантов динамики массы животных, который показал различие по содержанию ЛПНП в исследуемых группах. Так, у животных с прибавкой массы значения ЛПНП оказались меньше в группах МВ1, МВ2, МВ1Se1, МВ1Se2 по сравнению с контролем, а в группах после поения МВ2Se1 и МВ2Se2 у животных с прибавкой массы и без изменения массы уровень ЛПНП был выше по сравнению с животными, прибавившими в массе после курсов МВ1Se1, МВ1Se2 (F=3,0, p=0,001). Низкий уровень ЛПНП наблюдался преимущественно в группах с прибавкой массы, получавших МВ с малой минерализацией, что, по всей видимости, связано с регуляцией объема жидкости у животных в этих группах (рис. 1).

При оценке липидного обмена общепринятым является анализ атерогенности липидного профиля с применением К.А. Расчетный К.А. оказался достоверно ниже в группах после курсов МВ1 (р<0,05), МВ1Se1 (р<0,001), МВ1Se2 (р<0,0001) по сравнению с контролем. КА у животных варьировал в пределах от 0,2 до 1,8 усл. ед., что позволило ввести его в анализ в качестве фактора, при котором КА<1 и КА>1. КА может быть использован в анализе проницаемости мембран, которую косвенно оценивают по уровню внутриклеточных ферментов в крови. Так, уровень ЩФ в крови различался в зависимости от типа МВ (минерализации) и значения КА (рис. 2).

Изменение содержания глюкозы в крови животных оценивали методом межгруппового дисперсионного анализа, который показал достоверные отличия между группами (F=2,7, р=0,01). Большая дисперсия по содержанию глюкозы в крови от min=3,5 до max=7,1 ммоль/л может быть отнесена к физиологической реакции и описана инфрадианными ритмами колебания уровня глюкозы у крыс, учитывая, что их выводили из эксперимента в 2 этапа с разницей в 7 сут [4]. Однако определяемые достоверные различия между животными, получавшими нативную МВ и модифицированную селеном МВ, можно рассматривать в качестве отличительных критериев в регуляции уровня глюкозы, а также сопряженных с ней различных видов обмена в тканях в зависимости от наличия или отсутствия модификации.

К одному из сопряженных механизмов регуляции уровня глюкозы относится содержание кальция (Са) в крови. При определенных условиях регуляция уровня Са будет зависеть от регуляции глюкозы и уровня гликемии. Так, вызванная инсулином гипогликемия, приводит к снижению Са [5]. Одним из ключевых звеньев в этой регуляции является стимуляция глюкагона, который в свою очередь повышает уровень кальцитонина и снижает содержание Са в крови. В ранее проводимых работах по исследованию М.В. Ессентукского типа на здоровых животных (крысы) было показано стимулирующие влияние приема воды на раннюю секрецию инсулина, уровень которого повышался на 10%, а уровень глюкагона возрастал более чем на 50%, при этом кальциевый обмен не изучался. В настоящем исследовании уровень Са в крови животных соответствовал 2,02 [1,4; 2,8] ммоль/л. Для того чтобы выявить зависимость уровня Са от уровня глюкозы в крови, было проведено разделение животных, критерием которого была медиана значений содержания Са в крови: животные с уровнем Са<2,02 и Са>2,02 ммоль/л. Было установлено, что при Са<2,02 ммоль/л у животных опытных групп определялась прямая корреляционная связь между уровнем глюкозы и Са (n=76, r=0,3, p=0,01), а у крыс с содержанием Са>2,02 ммоль/л наблюдалась тенденция обратной корреляционной связи между уровнем глюкозы и Са (n=26, r= –0,3, p=0,1).

У крыс контрольной группы при Са<2,02 ммоль/л выявлялась обратная корреляционная связь между уровнем глюкозы и содержанием в крови общего ХС (r= –0,68, р=0,02). Подобная корреляционная связь (r= –0,8, р=0,03) встречалась только после курса МВ2 при Са>2,02 ммоль/л (табл. 3).

Оценка МПКТ по данным рентгеновской денситометрии показала тенденцию к его увеличению в группе животных после приема МВ1Se2, в этой же группе была установлена прямая корреляционная связь между Fat (%) и МПКТ (r=+0,8, р=0,04). Одним из гормонов, регулирующих анаболические процессы, считается ДГЭАС, его уровень в крови не различался в исследуемых группах. Была определена положительная корреляционная связь между ДГЭАС и МПКТ (r=+0,8, р=0,05) после курса МВ2Se1. При Са>2,02 ммоль/л между уровнем глюкозы и ДГЭАС была выявлена положительная корреляционная связь (r=+0,8, р=0,05) после приема нативной МВ2, а при Са<2,02 ммоль/л между уровнем глюкозы и МПКТ наблюдалась положительная корреляционная связь (r=+0,8, р=0,05) после приема МВ2Se2.

Курсовые приемы различной модификации селеном М.В. Ессентукского типа не изменили уровня инсулина, в то время как содержание кортизола снижалось при модификации высокими концентрациями селена (см. табл. 1). Ранее в исследовании МВ, модифицированных наночастицами селена, было установлено их влияние на тиреоидную систему [1]. В настоящем исследовании наблюдались изменения содержания тиреоидных гормонов в крови животных в пределах физиологических значений. Уровень Т₃ был достоверно ниже после курса МВ2 по сравнению с контролем (р=0,002), а после модификации селеном наблюдалось его повышение до уровня контрольных значений. Определялась обратная корреляционная связь между содержанием Т₃ и уровнем глюкозы (r= –0,8, р=0,03) и между содержанием Т₃ и Fat (г) после курса МВ1Se2 (r= –0,8, р=0,03). Тироксин находился на уровне контрольных значений после курсов нативной и модифицированной терапевтической дозировкой селена МВ обоих источников (см. табл. 1).

В результате изучения влияния курсового поения нативными и модифицированными селеном М.В. Ессентуки Новая и Ессентуки № 4 здоровых половозрелых белых самцов крыс были определены различия в направленности физиологических реакций со стороны углеводно-липидного метаболизма и изменение объема жирового компонента в составе тела животных.

Во-первых, на фоне отсутствия различия по массе животных между всеми группами выявлялось низкое содержание жировой компоненты их тела в группах после поения нативной и модифицированной селеном М.В. Ессентуки Новая, а также модифицированной селеном Ессентуки № 4. Важно отметить, что для крыс всей группы, получавших М.В. Ессентуки Новая с селеном (3 мкг/кг), было характерно низкое содержание ЛПНП и атерогенных липидов в целом. При добавлении высокой концентрации селена (300 мкг/кг) в М.В. Ессентуки Новая на фоне неизмененного уровня Т₃ обнаруживалась отрицательная корреляционная связь Т₃ с уровнем глюкозы и содержанием жира в теле животных.

Во-вторых, было выявлено увеличение содержания глюкозы в группах только после поения нативными МВ (F=2,7, р=0,01), при поении обогащенными селеном МВ содержание глюкозы в крови соответствовало контрольным значениям. По остальным исследуемым параметрам (МПКТ, инсулин, ДГЭАС и тироксин, а также конечным продуктам белкового обмена) между опытными группами и контрольной группой животных различий не наблюдалось. Однако у крыс, получавших М.В. Ессентуки № 4 с добавлением селена (3 мкг/кг), была выявлена положительная корреляционная связь между уровнем анаболического гормона ДГЭАС и показателем МПКТ.

Таким образом, направленность межсистемных взаимосвязей при использовании различных по минерализации и составу М.В. Ессентукского типа, обогащенных селеном, должна быть более детально исследована для дальнейшего применения МВ преимущественно в коррекции метаболических нарушений углеводно-липидного и минерального обменов.

Источник финансирования. Работа проведена при поддержке ПНИИК ФФГБУ СКФНКЦ ФМБА России в Пятигорске.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования — А.В. Абрамцова, Г.В. Саградян, Н.К. Ахкубекова; сбор и обработка материала — А.В. Абрамцова, Г.В. Саградян, Д.В. Компанцев, Л.Н. Шведунова, Л.Е. Старокожко; написание текста — А.В. Абрамцова, Г.В. Саградян, Д.В. Компанцев, Б.А. Гусова, С.А. Пачин, А.А. Столяров; редактирование — И.И. Гайдамака, Н.К. Ахкубекова.

Все авторы внесли существенный вклад в исследование, прочли и одобрили финальную версию статьи.

Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Абрамцова А.В. — к.м.н.; https://orcid.org/0000-0001-7435-6286; eLibrary SPIN: 9608-8004; e-mail: oimdff@gniik.ru

Саградян Г.В. — к.фарм.н.; https://orcid.org/0000-0001-7970-1958; eLibrary SPIN: 9629-5773; e-mail: oimdff@gniik.ru

Гайдамака И.И. — д.м.н., проф.; https://orcid.org/0000-0003-1119-7825; eLibrary SPIN: 8273-9569; e-mail: ivelen-90385@mail.ru

Компанцев Д.В. — д.фарм.н.; https://orcid.org/0000-0002-2152-0270; eLibrary SPIN:4003-9824; e-mail: d.v.kompancev@pmedpharm.ru

Гусова Б.А. — к.м.н.; https://orcid.org/0000-0001-5979-9185; e-mail: director@pmedpharm.ru

Столяров А.А. — к.м.н.; https://orcid.org/0000-0002-0301-8439

Пачин С.А. — к.м.н.; https://orcid.org/0000-0002-5426-4621; e-mail: sanatoryklysh-kmv@mail.ru

Ахкубекова Н.К. — д.м.н.; https://orcid.org/0000-0001-7881-7916; eLibrary SPIN: 3008-8175; e-mail: orgotdel@gniik.ru

Шведунова Л.Н. – д.м.н.; https://orcid.org/0000-0002-7960-7811; eLibrary SPIN: 9545-5456; e-mail: orgotdel@gniik.ru

Старокожко Л.Е. – д.м.н., проф.; https://orcid.org/0000-0001-6223-0977; eLibrary SPIN: 8966-9395; e-mail: eflaem@rambler.ru

Автор, ответственный за переписку:

Абрамцова Анна Викторовна — к.м.н.; https://orcid.org/0000-0001-7435-6286; eLibrary SPIN: 9608-8004; e-mail: oimdff@gniik.ru

Как цитировать:

Абрамцова А.В., Саградян Г.В., Гайдамака И.И., Компанцев Д.В., Гусова Б.А., Столяров А.А., Пачин С.А., Ахкубекова Н.К., Шведунова Л.Н., Старокожко Л.Е. Изучение метаболических эффектов модифицированной селеном минеральной воды Ессентукского типа в эксперименте. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2019;96(6):-45. https://doi.org/10.17116/kurort201996061