Меню

3 . 2015

Оценка эффективности применения разработанной селеносодержащей добавки на лабораторных животных

Резюме

В статье представлены результаты изучения эффективности селенированной пшеничной муки, содержащей селен в органической форме.

Органическая форма микроэлемента достигалась путем преобразования селена в селенометионин (Se-Met) при проращивании зерен пшеницы, увлажненных раствором селенита натрия. Для определения эффективности селеносодержащей добавки экспериментальные исследования проводили на белых крысахLong с массой тела 50±2 г.

Продолжительность эксперимента составила 30 дней. Модель исследований включала 4 группы животных по 10 крыс в каждой: контрольная группа - животные находились на полноценном общевиварном рационе; 1-я группа - модель дефицита селена, которая достигалась кормлением селенодефицитным кормом (зерном, выращенным в Читинском районе Забайкальского края); 2-я группа - животным на фоне селенодефицитного корма вводили в рацион добавку в виде селенированной муки из расчета содержания селена 0,025 мкг на 50 г массы тела животного; 3-я группа - животным ежедневно вводили агравированную дозу селена в виде раствора селенита натрия внутрижелудочно через зонд (0,15 мкг Se/50 г массы тела). Селеносодержащая добавка на фоне селенодефицитного корма оказывала положительное влияние на внешний вид и поведение животных, прирост массы тела на одну голову через 10 сут во 2-й группе составил 47,9 г, что в 4 раза больше относительно крыс 1-й группы. Изучение содержания селена показало, что в крови, печени, легких и сердце крыс, получавших добавку на фоне селенодефицитного рациона (2-я группа), содержание селена не отличалось от значений в контрольной группе и находилось в пределах физиологических норм. Эксперимент показал, что селенодефицитный и селенона- сыщенный рационы оказывают существенное влияние на изученные показатели окислительно-антиокислительного статуса. Активность глутатионпероксидазы в крови животных 2-й группы (не отличается от таковой в 3-й группе)почти в 2 раза выше, чем в крови животных контрольной группы и в 7 раз выше, чем в крови содержавшихся на селенодефицитном рационе животных(35,57±3,36 мкмоль/г за 1 мин). Аналогичная зависимость установлена при изучении активности глутатионредуктазы. Выявлено, что окислительно-антиокислительный статус животных 1-й и 3-й опытных групп ниже, чем контрольной и 2-й групп. Так, антиокислительная активность крови животных,получавших корм с дефицитом селена и агравированной дозой микроэлемента, меньше, чем в контроле на 43,1 и 25,4% соответственно. Содержание МДА в печени животных, содержащихся на рационе с дефицитом селена, превышало значения данного показателя во 2-й группе более чем в 1,5 раза (110,5±10,70против 72,5±4,30 нмоль/мг). При использовании селеносодержащей добавки этот показатель уменьшился до уровня контроля. У животных 2-й группы суммарная антиоксидантная активность (АОА) плазмы крови повысилась почти в 5 раз по сравнению с показателями, установленными в плазме крови животных, содержавшихся на селенодефицитном рационе, и была на 25% выше, чем в контроле. Таким образом, введение в дефицитный рацион селеносодержащей добавки способствует выработке эндогенных антиоксидантов, подавляющих окисление липидов. Доказана высокая биологическая эффективность добавки, содержащей органическую форму селена.

Ключевые слова:селен, пророщенная пшеница, селеносодержащая добавка, крысы, показатели перекисного окисления липидов

Вопр. питания. 2015. № 3. С. 95-101.

Одним из основных приоритетов в области улучшения питания населения является ликвидация дефицита полноценного белка и микронутриентов (витаминов, железа, кальция, йода, фтора, селена и др.) [2, 7-10, 17, 18]. Для отдельных регионов страны особую актуальность приобретает дефицит биоэлемента селена, роль которого подтверждают публикации отечественных и зарубежных исследователей [1, 4, 5, 14-17, 19-21].

Содержание селена в пищевых продуктах в значительной степени зависит от уровня микроэлемента в окружающей среде - почве, воде [16].

Как правило, животные и растения, выращенные в селенодефицитных районах, характеризуются низким содержанием селена (мясо, молоко, яйца, зерновые и т.д.). Среди регионов с низким содержанием селена в продуктах питания выделяются Забайкальский край, Якутия, Горный Алтай и Бурятия.

Так, при изучении содержания селена в пищевых продуктах отмечена необходимость коррекции рациона питания населения, проживающих в указанных регионах, по содержанию биодоступного селена. В этом направлении достигнуты определенные успехи по созданию различных селеносодержащих добавок [1, 12, 16, 19].

Концепция оптимального питания основное внимание уделяет оздоровительной функции пищи, которая в достаточной степени может быть реализована при необходимом содержании в ней биологически активных веществ. Эту проблему можно решить за счет увеличения объемов производства пищевых продуктов, обогащенных микронутриентами, в том числе селеном. Селен является биоантиоксидантом непрямого действия, участвует в функционировании ряда важных ферментов [15].

При решении вопроса о выборе пищевого источника селена следует учитывать, что биодоступность его неорганических солей (селенатов и селенитов) максимальная, вместе с тем высокая токсичность неорганических соединений селена значительно ограничивает возможность их использования.

В этом отношении гораздо лучшие перспективы для профилактики недостаточности селена имеют его органически связанные формы (селенометионин, селеносодержащая спирулина, автолизат селеносодержащих дрожжей), которые обладают несколько меньшей усвояемостью, зато менее токсичны, чем неорганические соли селена [14].

Селенометионин как наиболее распространенная органическая форма селена в растительных белках накапливается, например, при выращивании пшеницы [12, 16]. Поэтому нами на основе ранее проведенных теоретических и экспериментальных исследований была разработана технология получения содержащей органическую форму селена добавки, которая заключается в замачивании и проращивании пшеницы в растворе селенита натрия, в дальнейшем высушивании зерен и их измельчении [12].

Цель данного исследования - оценка эффективности применения разработанной селеносодержащей добавки на лабораторных животных.

Материал и методы

Объектом исследований служила добавка к пище в виде муки, выработанная из зерен пшеницы, содержащих селен в органической форме.

Органическая форма микроэлемента достигалась путем преобразования селена в селенометионин при проращивании зерен пшеницы, увлажненных раствором селенита натрия.

Большое разнообразие адаптационных неспецифических защитно-приспособительных реакций организма на раздражители различного рода крайне затрудняет оценку функциональной активности селеносодержащей добавки на системы сохранения динамического гомеостаза организма. Поэтому при выборе методических подходов к экспериментальной оценке эффективности разработанной добавки к пище учитывали динамику изменения концентрации селена в биологическом материале [11]. Кроме того, акцентировали внимание на тех биологических эффектах, которые реализуются в организме животных в процессе накопления вводимого с добавкой селена.

Для организации эксперимента и сопоставления полученных результатов животные были подобраны по массе, содержались в идентичных условиях и были разделены на 4 группы. Схема экспериментальной модели для оценки эффективности селеносодержащей добавки на лабораторных животных представлена на рис.1.

Животные контрольной группы получали обычный виварный рацион (овес, пшеница, ячмень и др.). Экспериментальные животные были разделены на 3 группы. Животных 1-й опытной группы кормили селенодефицитным кормом - зерном, выращенным в Читинском районе Забайкальского края. Животным 2-й опытной группы на фоне селенодефицитного корма вводили в рацион добавку в виде селенированной муки из расчета содержания селена 0,5 мкг на 1 кг массы тела животного.

В рацион животных 3-й опытной группы ежедневно вводили агравированную дозу селена в виде раствора селенита натрия внутрижелудочно через зонд (3,0 мкг Se на 1 кг массы тела животного).

За животными на протяжении всего опыта (30 сут) вели наблюдение, регистрировали их общее состояние, поведение и прирост массы тела. В конце опыта животных умерщвляли и подвергали патологоанатомическому исследованию, определяли массу печени, почек (суммарную) и сердца.

Для определения окислительно-антиокислительного статуса организма животных изучали показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ): содержание в гомогенате печени малонового диальдегида (МДА) как наиболее важного конечного продукта ПОЛ [3, 6]; изменение активности ферментных систем, генерирования свободных радикалов кислорода и гидроперекисей (глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы) [13]. Содержание антиоксидантных соединений, обеспечивающих утилизацию активных форм кислорода, Н2О2 и липопероксидов, определяли по антиоксидантной активности плазмы крови, основанной на регистрации скорости окисления восстановленной формы 2,6-дихлорфенолиндофенола кислородом, растворенным в реакционной среде [13].

Результаты и обсуждение

Характеристика добавки в виде селенированной муки, которую добавляли в корм животным, представлена в табл. 1.

Результаты изучения состояния экспериментальных животных (внешний вид, активность, масса тела, масса внутренних органов) представлены в табл. 2-4.

Данные табл. 2 показывают, что животные, получавшие полноценный общевиварный рацион (контроль) и корм с коррекцией содержания селена (2-я группа), отклонений по внешнему виду и поведению не имели. Патологоанатомических изменений внутренних органов не установлено.

Показано, что и дефицит селена (1-я группа), и введение его агравированной дозы (3-я группа) ведут к нарушению координации движения и ухудшению состояния кожного покрова. Агравированная доза микроэлемента вызвала выраженные признаки расстройства общего состояния и пищеварения.

Данные табл. 3 показывают, что коррекция рациона по содержанию Se способствует наращиванию массы тела животных. Так, по сравнению с селенодефицитным и агравированным по данному микроэлементу рационами, во 2-й группе масса тела животных через 10 дней увеличилась в 4 раза относительно таковой у крыс в 1-й группе, а в 3-й группе исследуемый показатель остался на том же уровне. По окончании опыта (через 30 сут) характер изменения исследуемого показателя в контрольной и опытных группах не изменился. На основании результатов эксперимента следует отметить, что коррекция рациона животных (2-я группа) путем введения селеносодержащей добавки способствует увеличению массы тела животных по сравнению с животными 1-й группы, получавшими селенодефицитный рацион. Следует рассматривать, что использование селеносодержащей добавки не подавляет механизмы роста животных и даже способствует активности организма и отдельных органов (табл. 4).

Из табл. 4 видно, что прирост массы внутренних органов животных в 1-й и во 2-й группах соответствует их приросту в контрольной группе.

При кормлении животных рационом, содержащим агравированную дозу селена, происходит большее увеличение массы печени и почек, зато уменьшает прирост массы сердца по сравнению с контролем.

Результаты изменения массы внутренних органов животных указывают, что агравированная доза (3-я группа) угнетающе влияет на состояние животных.

Обобщая данные лабораторных исследований, представленные в табл. 3 и 4, следует отметить, что содержащая органическую форму селена добавка поддерживает функционирование систем и органов организма животных в пределах их физиологической нормы.

Как известно, основными маркерами эффективности селеносодержащих добавок являются регуляторы антиоксидантных процессов в органах и тканях: селенозависимые ферменты глутатионпероксидаза, тиоредоксинредуктаза, тиреоиддейодиназа, а также селенопротеины Р, W, T, M и т.д. [5]. Полагают, что последние выполняют функцию транспорта селена к различным тканям, главным образом к головному мозгу.

Изложенное выше указывает, что оптимальная схема определения функциональной активности селеносодержащей добавки должна включать изучение ее влияния на окислительно-антиокислительный статус организма. Правильность именно такого подхода к экспериментальной оценке эффективности добавки вытекает также из известных и многократно доказанных фактах того, что поражение антиоксидантной системы организма лежит в основе наиболее распространенных заболеваний человека [5, 18].

Изучение содержания селена в крови и органах животных показало, что в крови, печени, легких, сердце белых крыс, получавших добавку на фоне селенодефицитного рациона (2-я группа), содержание селена не отличается от значений в конт- рольной группе и находится в пределах физиологических норм (табл. 5).

Поскольку селеносодержащие соединения являются одними из основных в системе антиоксидантной защиты организма, в качестве маркеров биологической эффективности добавки изучали изменение количества продуктов окисления и активность ферментов антиоксидантной системы организма (табл. 6).

Из табл. 6 видно, что содержание МДА как одного из наиболее важных конечных продуктов ПОЛ при использовании профилактической дозы селеносодержащей добавки уменьшалось и достигало значений, обнаруженных в контроле. При этом показание МДА в печени животных, содержащихся на рационе с дефицитом селена, превышало значения данного показателя во 2-й группе более чем в 1,5 раза.

Активность глутатионпероксидазы в крови животных 3-й группы почти в 2 раза была выше, чем в крови животных контрольной группы, и в 7 раз выше, чем в крови животных, получавших селенодефицитный рацион. Аналогичная зависимость установлена при изучении активности глутатионредуктазы. В крови животных 2-й группы суммарная АОА плазмы крови повысилась почти в 5 раз по сравнению с показателем животных, содержавшихся на рационе с дефицитом селена (1-я группа).

Таким образом, в результате проведенных лабораторных исследований на крысах доказано, что введение добавки, содержащей эссенциальный микроэлемент селен, в селенодефицитный корм способствует угнетению ПОЛ за счет выработки эндогенных антиоксидантов. Повышение общей АОА плазмы крови свидетельствует о высокой способности организма противостоять воздействию факторов, активизирующих свободнорадикальное окисление липидов.

Изложенное выше подчеркивает значимость селена как важного, незаменимого компонента питания. Более того, дефицит селена в окружающей среде, обусловливающий его низкое содержание в организме, способен вызывать тяжелые заболевания, которые могут быть предотвращены применением селеносодержащих добавок.

Литература

1. Багрянцева О.В., Мазо В.К., Хотимченко С.А., Шатров Г.Н. Использование селена при обогащении пищевых продуктов // Вопр. питания. 2012. № 1. С. 4-12.

2. Бекетова Н.А., Спиричева Т.В., Переверзева О.Г., Кошелева О.Г. и др. Изучение обеспеченности водо- и жирорастворимыми витаминами взрослого трудоспособного населения в зависимости от возраста и пола // Вопр. питания. 2009. Т. 78, № 6. С. 53-59.

3. Гичев Ю.Ю., Гичев Ю.П. Новое руководство по микронутриентологии (биологически активные добавки к пище и здоровье человека). М. : Триада-Х, 2009. 304 с.

4. Гмошинский И.В. Роль селена в организме // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. 2001. Т. ХI, № 4. С. 121-127.

5. Дербенева С.А., Богданова А.Р., Погожева А.В., Гладышев О.А. и др. Влияние диетотерапии, обогащенной селеном, на психоэмоциональное состояние и адаптационный потенциал больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями и ожирением // Вопр. питания. 2012. № 4. С. 35-41.

6. Дингл Дж. Лизосомы. Методы исследования. М. : Мир, 1980. 342 с.

7. Коденцова В.М., Вржесинская О.А. Йод в питании беременных. // Гинекология. 2012. Т. 14, № 6. C. 34-37.

8. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Сокольников А.А. Витаминизация пищевых продуктов массового потребления: история и перспективы // Вопр. питания. 2012. Т. 81. № 5. С. 66-78.

9. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Спиричев В.Б. Изменение обеспеченности витаминами взрослого населения Российской Федерации за период 1987-2009 гг. (к 40-летию лаборатории витаминов и минеральных веществ НИИ питания РАМН) // Вопр. питания. 2010. Т. 79, № 3. С. 68-72.

10. Оглоблин Н.А., Спиричев В.Б., Батурин А.К. О потреблении населением России кальция с пищей // Вопр. питания. 2005. Т. 74, № 5. С. 14-17.

11. Определение селена в продуктах питания: Методические указания МУК 4.1.033-95. Госкомсанэпиднадзора России. М. : Информационно-издательский центр, 1995. 10 с.

12. Патент № 2444211 РФ. Способ производства биологически активной добавки к пище / Баженова Б.А., Аслалиев А.Д., Данилов М.Б., Балыкина О.А. и др. ; Опубл. 10.03.2012, Бюл. № 7.

13. Методы биохимических исследований / Под ред. М.И. Прохоровой. Л. : Изд-во ЛГУ, 1982. 271 с.

14. Распопов Р.В., Арианова Е.А., Трушина Э.Н., Мальцев Г.Ю. и др. Характеристика биодоступности наночастиц нульвалентного селена у крыс // Вопр. питания. 2011. № 4. С. 36-41.

15. Селен в организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе / Под ред. В.А. Тутельяна, В.А. Княжева, С.А. Хотимченко и др. М. : Изд-во РАМН, 2002. 260 с.

16. Селен в питании: растения, животные, человек / Под ред. Н.А. Голубкиной, Т.Т. Папазяна. М. : Печатный город, 2006. 256 с.

17. Тутельян В.А., Спиричев В.Б., Суханов Б.П., Кудашева В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека. М. : Колос, 2002. 424 с.

18. Тутельян В.А. Питание и здоровье // Пищ. пром-сть. 2004. № 5. С. 5-6.

19. Хамаганова И.В., Хамагаева И.С., Слепцова Н.Н. Технологические аспекты применения биологически активной добавки "Селенпропионикс" в мясной промышленности // Вестн. ВСГУТУ. 2011. № 3(34). С. 33.

20. Beckett G.L., Arthur J.R. Selenium and endocrine systems // J. Endocrinol. 2005. Vol. 184. P. 455-465.

21. Whanger P.D. Selenocompounds in plants and animals and their biological significance // J. Am. Coll. Nutr. 2002. Vol. 21. Р. 223-232.