The effect of fatty component of diet and coenzyme Q10 on rat sufficiency with vitamins-antioxidans in chronic experiments

AbstractThe full replacement of fatty component of a diet (10% of feed mass, sunflowerseed oil and lard 1:1) on enriched with α-tocopherol acetate fish oil or on linen oil under additional coenzyme Q10 intake (100 mg per 1 kg body weight) within 12 months led to a significant vitamin A blood serum decrease on 23–31%, 2–2,8 fold fall of vitamin Е blood serum level and vitamin C rat liver diminution due to significant dehydroascorbic acid reduction on 28–45%. In both cases, the intensification of POL was not observed. The use of palm-oil as a fatty component led to a significant vitamin A blood serum decrease on 31%, but didn’t effect on all other investigated parameters. The deterioration of antioxidant status indexes (MDA in blood serum and liver and diene conjugates in serum), observed after 3 months of the additional PUFA ω-3 introduction into the diet under coenzyme Q10 intake, after the 12-month use of modified diet leveled. Age increase of vitamin A blood serum concentration in rats fed diets with high PUFA ω-3 content was 2-fold higher and amounted to 68–78% compared to 31–33% in the control group of rats and rats treated with palm oil. α-Tocopherol serum content was significantly increased in all groups with increasing of rats age. 8,9 fold elevation was observed in the group of animals treated with linseed oil, and 2,5–3,2 fold in all other groups. The conclusion about the necessity of supplementary intake of vitamin E or a complex of vitamins-antioxidants under enrichment of a diet with ω-3 polyunsaturated fatty acids has been done.

Keywords:diet fatty component, vitamin A, vitamin E, vitamin C, lipid peroxidation, liver, blood serum, rat

Вопр. питания. - 2012. - № 6. - С. 41-46.

Во многих работах последних лет показано, что увеличенном потреблении рыбьего жира или льняного масла, богатых, как известно, полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) происходит повышение интенсивности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [12, 19, 21-24], а также снижение неферментативной антиоксидантной защиты организма [5, 6, 28], в которую входят витамины А, Е, С и коэнзим Q10 [9, 18, 23, 29, 30]. Ранее нами было установлено [3], что у животных, получавших в течение 3 мес рацион, жировой компонент которого состоял исключительно из рыбьего жира, на фоне дополнительного включения в рацион коэнзима Q10 приводит к усилению процессов ПОЛ и некоторому снижению уровней витаминов А и Е в печени и сыворотке крови. В то же время полная замена жира рациона на льняное масло сопровождается выраженным ухудшением обеспеченности организма этими витаминами, но не влияет на показатели ПОЛ [3]. Лишь в одной работе [7] отмечалось, что прием беременными женщинами с гестозом в течение 30 дней по 1 г тканевого жира северных морских рыб с содержанием 0,3 г ПНЖК вызывает в сыворотке крови снижение уровня малонового диальдегида (МДА) по сравнению с тем уровнем, который имеется у беременных женщин (при том же сроке беременности), не принимающих пищу с большим содержанием ПНЖК. К сожалению, в этой работе не оценивалась обеспеченность женщин витаминами А и Е. Одновременно в экспериментальных исследованиях, выполненных на крысах, обнаружено, что уже через 8 нед содержания животных на рационе, в котором входящее в состав жирового компонента соевое масло было на 90% заменено рыбьи жиром, в крови у них снижается уровень аскорбиновой кислоты и увеличивается концентрация продуктов взаимодействия с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-продуктов) [14].

Целью настоящего исследования была оценка влияния долговременного включения в рацион животных (крыс) различных жиров и коэнзима Q10 на обеспеченность организма витаминами-антиоксидантами А, Е и аскорбиновой кислотой.

Материал и методы

Исследования были выполнены на крысах - самцах Вистар с исходной массой тела 90-115 г. Крысы были разделены на 4 группы (по 6 крыс в каждой группе): контрольную (1-я группа) и 3 опытных (2-4-я группы). Все животные в течение 12 мес получали полусинтетический рацион, содержащий 24% казеина, 56% кукурузного крахмала, 10% жира (23% от общей энергетической ценности рациона), 4% солевой смеси, 0,8% отрубей, 5,8% пивных дрожжей (источник водорастворимых витаминов), 0,7% смеси жирорастворимых витаминов (α-токоферола ацетата, холекальциферола и ацетата (пальмитата) ретинола). Животные получали корм ad libitum и имели постоянный доступ к воде.

Крысы 1-й группы (контрольная) получали в качестве жирового компонента подсолнечное масло и лярд в соотношении 1:1. У крыс 2-й группы (опытная) жировой компонент был представлен пальмовым маслом, у крыс 3-й группы (опытная) - рыбьим жиром, у животных 4-й группы (опытная) - льняным маслом. Содержание жирорастворимых витаминов и ПНЖК в рационе животных каждой группы приведено в нашей предыдущей работе, посвященной изучению влияния на витаминный статус крыс замены жирового компонента рациона в течение 3 мес [3]. Дополнительно крысы всех групп получали коэнзим Q10 из расчета 100 мг на 1 кг массы тела.

Таблица 1. Масса тела и масса печени (абсолютная и относительная) крыс в группах, получавших рационы с различным жировым компонентом (M±s)

По окончании срока эксперимента животных после предварительного 18-часового голодания умерщвляли путем декапитации под легким эфирном наркозом и подвергали патологоанатомическому вскрытию. На секции отбирали печень и собирали кровь. Собранную в стерильные пробирки кровь центрифугировали в течение 15 мин при 1500 об./мин, отбирали сыворотку и хранили ее при -20 °С. В сыворотке крови каждого животного методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) cо спектрофотометрическим детектированием [10] определяли содержание витаминов А (ретинол) и Е (α-токоферол). В печени колориметрическим методом [8] определяли содержание аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот. Одновременно оценивали интенсивность протекающих в организме процессов ПОЛ, для чего в сыворотке крови и печени животных определяли содержание первичных (диеновые конъюгаты - ДК) и вторичных (МДА) продуктов ПОЛ [1, 4, 26].

Полученные данные обрабатывали с помощью статистических пакетов SPSS Statistics для Windows (версия 17.0). Для выявления статистической значимости различий непрерывных величин использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни для независимых переменных. Значимость различий оценивали с помощью t-критерия Стъюдента. Различия между анализируемыми показателями считали достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты и обсуждение

В табл. 1 представлены данные о массе тела и печени (относительной и абсолютной) крыс после окончания эксперимента. Эти показатели, как видно из табл. 1, были практически одинаковыми как в контрольной группе, так и в опытных группах, причем у крыс, получавших рыбий жир (3-я группа), масса тела и масса печени были несколько выше, чем у животных, содержавшихся на рационе с пальмовым маслом (2-я группа).

Что касается уровня содержания в крови витаминов, то через 12 мес эксперимента отмечалась та же тенденция, что и у крыс, содержавшихся на указанных рационах в течение 3 мес [3]: содержание витаминов изменялось с возрастом животных, что согласуется с данными литературы [20]. Так, уровень ретинола в сыворотке крови крыс в контроле и у животных, получавших в течение 12 мес рацион с пальмовым маслом (2-я группа), повышался на 31-33% относительно уровня, выявленного нами ранее у крыс, содержавшихся на указанных рационах в течение 3 месяцев. Особенно это было характерно для животных 3-й группы, содержавшихся на рационе с рыбьим жиром, богатым ПНЖК семейства ω-3: концентрация витамина А была выше в 2 раза и составляла 68-78%. Однако при этом следует отметить, что через 12 мес эксперимента у животных всех опытных групп уровень ретинола в сыворотке крови был на 23-31% ниже, чем в те же сроки у контрольных животных (рис. 1). При этом диапазон 25-75-й перцентиль заметно сдвигался в область более низких значений, верхний предел колебаний находился вблизи медианы, а 75-й перцентиль приблизился к уровню 25-го перцентиля в контрольной группе животных.

Содержание α-токоферола в сыворотке крови крыс всех групп с увеличением возраста животных достоверно повышалось: в 8,9 раза - в 4-й группе (животные, получавшие льняное масло) и в 2,5-3,2 раза - в остальных группах, что, как уже указывалось, в значительной мере отражает возрастные изменения [31]. В то же время достоверных различий между содержанием витамина Е в сыворотке крови животных 1-й и 2-й групп (контроль и на рационе с пальмовым маслом) не наблюдалось (рис. 2). У крыс 3-й группы (рацион с рыбьим жиром) показатель снижался в 2,8 раза (р<0,001) по сравнению с контролем, причем более резко, чем через 3 мес, когда отмечалось снижение в 2,4 раза. Это согласуется и с данными литературы [12, 15, 23]. У животных 4-й группы (рацион с льняным маслом) снижение в сыворотке крови уровня витамина Е оказалось наиболее выраженным (в 2 раза, р=0,002), однако не столь резким, как через 3 мес (в 6,2 раза, р=0,01). У животных, получавших рацион с рыбьим жиром или льняным маслом (3-я и 4-я группы), уровень α-токоферола в сыворотке крови был достоверно ниже, чем с пальмовым маслом (2-я группа), что, очевидно, объясняется способностью коэнзима Q10, добавленного в рационы, повышать в сыворотке крови уровень ретинола [2].

Рис. 1. Распределение уровня ретинола в сыворотке крови крыс, получавших рационы с различным жировым компонентом

Рис. 2. Распределение уровня α-токоферола в сыворотке крови крыс, получавших рационы с различным жировым компонентом

Здесь и на рис. 2, 3 прямоугольник включает 25-75-й перцентиль, поперечной линией (или точкой) обозначена медиана, а также указаны пределы колебаний.

* - достоверное отличие от показателя в контрольной группе;

** - достоверное отличие от показателя во 2-й группе.

Что касается аскорбиновой кислоты, известно, что ее добавление в рацион крыс не является для них абсолютно необходимым, так как эти животные способны сами синтезировать витамин С. Однако пребывание крыс в течение года на рационах с рыбьим жиром или льняным маслом, богатых ПНЖК семейства ω-3, вызывает в печени животных указанных групп снижение (см. табл. 2) содержания всех форм аскорбиновой кислоты (соответственно на 21,6 и 31,2%) по сравнению с контролем. Это снижение, очевидно, происходит в основном за счет дегидроаскорбиновой кислоты, уровень которой понижается у животных 3-й и 4-й групп на соответственно 27,6 и 45% (рис. 3). При этом диапазон 25-75-й перцентиль заметно сдвигался в область более низких значений, 75-й перцентиль уменьшился до уровня 25-го перцентиля в контрольной группе. Включение же в рацион пальмового масла (2-я группа) не отражалось на содержании витамина С в печени крыс (см. табл. 2, рис. 3). Полученные данные можно трактовать как повышенное расходование аскорбиновой кислоты для поддержания в восстановленной форме витамина Е, который в условиях повышенного содержания в рационе ПНЖК семейства ω-3 подвержен окислению.

Суммируя полученные результаты, следует отметить, что на фоне дополнительного включения в рацион коэнзима Q10 полная замена жирового компонента (подсолнечное масло и лярд в соотношении 1:1) корма крыс на обогащенный α-токоферола ацетатом рыбий жир или льняное масло через 12 мес приводила к достоверному снижению уровня витаминов А и Е в сыворотке крови и витамина С в печени. При этом в обоих случаях усиления процессов ПОЛ не наблюдалось (табл. 3). Использование в качестве жирового компонента пальмового масла не сказывалось на исследуемых параметрах. Этот результат согласуется с данными [17] о том, что у крыс, получавших в течение 8 нед экспериментальную диету с высоким содержанием фруктозы (18%) и насыщенных жирных кислот (11%), содержание продуктов реакции с тиобарбитуровой кислотой во фракции липопротеидов сыворотки крови с низкой и очень низкой плотностью не изменялось по сравнению с таковым у животных контрольной группы. При этом общая антиоксидантная активностьжировой, мышечной ткани, печени и сердца увеличивалась.

Таким образом, полученные результаты показали, что ухудшение антиоксидантного статуса организма, которое наблюдалось через 3 мес дополнительного введения в рацион ПНЖК семейства α-3 на фоне приема коэнзима Q10 [3], через 12 мес применения этого модифицированного рациона несколько нивелируется. Так, если через 3 мес на фоне снижения уровня жирорастворимых витаминов-антиоксидантов в тканях крыс интенсивность ПОЛ увеличивалась [2], то через 12 мес на фоне сохраняющегося дефицита витаминов-антиоксидантов показатели ПОЛ не отличались от таковых в контрольной группе. Результаты проведенных нами исследований свидетельствуют о необходимости дополнительного приема витамина Е или комплекса витаминов-антиоксидантов для поддержания витаминного и антиоксидантного статуса организма при обогащении рациона ПНЖК семейства ω-3, что согласуется с данными литературы [3, 11, 13, 16, 25, 27].

Таблица 2. Содержание витамина С в печени крыс (мг/г)

Таблица 3. Содержание продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови и печени крыс, получавших рационы с различным жировым компонентом (M±s)

Рис. 3. Распределение уровня дегидроаскорбиновой кислоты в сырой печени крыс, получавших рационы с различным жировым компонентом

Литература

1. Андреева Л.И., Кожемякин Л.А., Кишкун А.А. // Лаб. дело. - 1988. - № 11. - С. 41-43.

2. Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Кошелева О.В. и др. // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 5. - С. 61-65.

3. Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Шаранова Н.Э. и др. // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 6. - С. 30-37.

4. Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И. // Лаб. дело. - 1983. - № 3. - С. 33-35.

5. Кравченко Л.В., Морозов С.В., Бекетова Н.А. и др. // Бюл. экспер. биол. - 2003. - Т. 135, № 4. - С. 414-418.

6. Ланкин В.З., Капелько В.И., Рууге Э.К. и др. Коэнзим Q: физиологическая функция и перспективы использования в комплексной терапии заболеваний сердечно-сосудистой системы. Пособие для врачей. - М.: МедпрактикаМ., 2008. - 22 с.

7. Шилина Н.М., Коновалова Л.С., Котеров А.Н. и др. // Вопр. мед. химии. - 1999. - № 5. - С. 398-406.

8. Шпаков А.Е. // Лаб. дело. - 1967. - № 5. - С. 305-307.

9. Экспериментальная витаминология (справочное руководство) / Под ред. Ю.М. Островского. - Минск: Наука и техника, 1979. - 552 с.

10. Якушина Л.М., Бекетова Н.А., Харитончик Л.А., Бендер Е.Д. // Вопр. питания. - 1993. - № 1. - С. 43-47.

11. Accinni R., Rosina M., Bamonti F. et al. // Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. - 2006. - Vol. 16, N 2. - P. 121-127.

12. Alexander D.W., McGuire S.O., Cassity N.A., Fritsche K.L. // J. Nutr. - 1995. - Vol. 125, N 10. - P. 2640-2649.

13. Bodas R., Prieto N., Lуpez-Campos O. et al. // Res. Vet. Sci. - 2010. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20800247)

14. Cho S.H., Choi Y.S. // Lipids. - 1994. - Vol. 29, N 1. - Р. 47- 5 2 .

15. Eder K., Flader D., Hirche F., Brandsch C. // J. Nutr. - 2002. - Vol. 132, N 11. - P. 3400-3404.

16. Filaire E., Massart A., Rouveix M. et al. // Eur. J. Appl. Physiol. - 2011. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21222131)

17. Girard A., Madani S., El Boustani E.S. et al. // Nutrition. - 2005. - Vol. 21, N 2. - Р. 240-248.

18. Gonzalez M.J. // J. Am. Coll. Nutr. - 1995. - Vol. 14, N 4. - P. 3 2 5 - 3 3 5 .

19. Grau A., Guardiola F., Grimpa S. et al. // Poult. Sci. - 2001. - Vol. 80, N 11. - P. 1630-1642.

20. Hollander D., Dadufalza V. et al. // Exp. Gerontol. - 1990. - Vol. 25, N 1. - Р. 61-65. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2318283?dopt=Abstract)

21. Ibrahim W., Lee U.S., Yeh C.C. et al. // J. Nutr. - 1997. - Vol. 127, N 7. - P. 1401-1406.

22. Kikugawa K., Yasuhara Y., Ando K. et al. // J. Agric. Food Chem. - 2003. - Vol. 51, N 20. - P. 6073-6079. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/13129319)

23. Lii C.K., Ou C.C., Liu K.L. et al. // Nutr. Cancer. - 2000. - Vol. 38, N 1. - P. 50-59.

24. Mahecha L., Dannenberger D., Nuernberg K. et al. // J. Agric. Food Chem. - 2010. - Vol. 58, N 14. - Р. 8407-8413.

25. Nitta H., Kinoyama M., Watanabe A. et al. // Clin. Exp. Med. - 2007. - Vol. 7, N 4. - Р. 179-183.

26. Parildar-Karpuzoрlu H., Mehmetзik G., Ozdemirler-Erata G. et al. // Pharmacol. Rep. - 2008. - Vol. 60, N 5. - Р. 673-678.

27. Rymer C., Givens D.I. et al. // J. Sci. Food Agric. - 2010. - Vol. 90, N 10. - Р. 1628-1633.

28. Sies H. // J. Nutr. - 2007. - Vol. 137, N 6. - P. 1493-1495.

29. Umegaki K., Hashimoto M., Yamasaki H. et al. // Free Radic. Res. - 2001. - Vol. 34, N 4. - P. 427-435.

30. Valk E.E., Hornstra G. // Int. J. Vitam. Nutr. Res. - 2000. - Vol. 70, N 2. - P. 31-42.

31. Van der Loo B., Labugger R., Aebischer C.P. et al. // Circulation. - 2002. - Vol. 105, N 14. - P. 1635-1638.