Протективное действие экстракта корня женьшеня на апоптоз миофибрилл и иммунный ответ у крыс после истощающей физической нагрузки. Часть II. Влияние экстракта корня женьшеня на иммунитет и регуляцию энергетического обмена

• Трушина Элеонора Николаевна
• Ригер Николай Александрович
• Мустафина Оксана Константиновна
• Тимонин Андрей Николаевич
• Аксенов Илья Владимирович
• Красуцкий Александр Геннадьевич
• Тутельян Виктор Александрович
• Никитюк Дмитрий Борисович

Резюме

Поиск новых биологически активных веществ иммуноориентированной направленности, а также изучение механизмов иммунотропного действия применяемых адаптогенов растительного происхождения для восстановления и укрепления иммунитета у спортсменов после интенсивной физической нагрузки является приоритетным направлением исследований в спортивной медицине и нутрициологии.

Цель исследования - изучение влияния внутрижелудочного введения экстракта корня женьшеня (гинсенозидов) (ЭКЖ) на иммунитет и регуляцию энергетического обмена у крыс после истощающей физической нагрузки (ИФН).

Материал и методы. Исследование проведено на 5 группах крыс-самцов линии Wistar с исходной массой тела ≈250 г. Животных контрольной (1-я) и экспериментальных групп 3 раза в неделю в течение 2 нед помещали на 20 мин на беговую дорожку, после завершения тренировок проводили тест на ИФН (за исключением контроля). За 30 мин до начала тренировок и ИФН крысам 3-5-й групп внутрижелудочно вводили ЭКЖ в физиологическом растворе в дозах соответственно 2,7; 13,5 и 27,0 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды; животным 1-й и 2-й групп - физиологический раствор. Животных выводили из эксперимента в течение 30 мин после прекращения ИФН. Экспрессию рецепторов CD45R, CD3, CD4, CD8а, CD161 на лимфоцитах периферической крови крыс определяли методом прямого иммунофлюоресцентного окрашивания клеток цельной крови с использованием панели моноклональных антител на проточном цитофлуориметре FC-500. Уровни цитокинов: интерферона γ, интерлейкина 1β (ИЛ-1β), ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ‑17A и фактора некроза опухоли α (ФНОα), гормонов лептина и грелина - определяли на мультиплексном анализаторе Luminex 200 по технологии xMAP (мультианалитное профилирование) с использованием программного обеспечения Luminex xPONENT Version 3.1 и базового коммерческого набора.

Результаты. ИФН у крыс вызывала изменения в субпопуляционном составе лимфоцитов, проявляющиеся в повышении относительного содержания в периферической крови цитотоксических лимфоцитов CD8⁺ со снижением величины иммунорегуляторного индекса (СD4⁺/CD8⁺). Обнаруженные в плазме крови у крыс 2-й группы после ИФН повышенные уровни провоспалительных цитокинов ИЛ‑17A и ФНОα свидетельствуют о наличии воспалительных процессов в поврежденных органах и тканях, включая скелетные мышцы. Внутрижелудочное введение крысам ЭКЖ оказывало дозозависимый протективный эффект, о чем свидетельствуют нормализация субпопуляционного состава лимфоцитов, снижение уровней провоспалительных цитокинов, рост активности регуляторных Т-лимфоцитов (Treg) и Т-хелперов 2 типа (Th2) с увеличением продукции ИЛ‑10 и ИЛ-4, положительная модуляция соотношения ИЛ-10/ИЛ-17A и восстановление общего цитокинового профиля до контрольных значений. Введение ЭКЖ оказывало также положительное влияние на энергообмен, в регуляции которого принимают участие гормоны лептин и грелин. Введение крысам максимальной дозировки ЭКЖ (27 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды) индуцировало активацию врожденного иммунитета, о чем свидетельствует повышение относительного содержания NK- и NKT-клеток в периферической крови.

Заключение. Полученные результаты подтверждают регулирующее и нормализующее действие ЭКЖ (гинсенозидов) на иммунный статус и энергетический обмен крыс линии Wistar после ИФН, что свидетельствует о перспективе его использования в стрессовых ситуациях, вызванных физическим перенапряжением у человека.

Ключевые слова: экстракт корня женьшеня; истощающая физическая нагрузка; клеточный иммунитет; цитокины; лептин; грелин

Иммунометаболизм спортсмена является перспективной областью исследований взаимосвязи между функционированием иммунной системы, обменом веществ и спортивной результативностью [1, 2]. Процессы метаболизма в клетках иммунной системы, пролиферация и активация лимфоцитов, синтез цитокинов, межклеточные кооперативные взаимодействия нуждаются в энергетическом, пластическом и субстратном обеспечении [3]. Интенсивная и длительная физическая нагрузка без нутритивной и метаболической поддержки способствует развитию у спортсменов иммунной дисфункции, которая характеризуется изменением субпопуляционного состава иммунокомпетентных клеток и их функциональной активности [4]. После истощающей физической нагрузки (ИФН) у спортсменов, с одной стороны, развивается иммуносупрессия, подтверждаемая снижением иммунорегуляторного индекса (ИРИ) и повышением частоты заболеваний верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, а с другой стороны - активация воспалительных процессов в поврежденных органах и тканях. Многочисленные данные свидетельствуют об увеличении концентрации в плазме крови провоспалительных цитокинов после ИФН. Установлено, что возрастание в плазме крови содержания интерлейкина 6 (ИЛ-6), фактора некроза опухоли α (ФНОα), ИЛ-1β после физических нагрузок сопровождается последующим подъемом уровня их ингибиторов ИЛ-1ra и sФНО-αR и противовоспалительного цитокина ИЛ-10, что способствует восстановлению исходного баланса [5]. Помимо клеток врожденного и адаптивного иммунитета, дендритных клеток в синтезе цитокинов принимают активное участие миофибриллы и адипоциты. Миокины - это цитокины ИЛ-6, ИЛ-10 и ИЛ-15, а также пептиды с небольшой молекулярной массой и протеогликаны, которые продуцируются и высвобождаются миофибриллами в ответ на мышечное сокращение и обладают способностью к аутокринной, паракринной и эндокринной регуляции метаболизма в других органах и тканях, таких как жировая ткань, поджелудочная железа, печень, желудочно-кишечный тракт и мозг [6]. Миокины участвуют в реализации многочисленных физиологических, метаболических и иммунологических эффектов в условиях физической активности. Жировая ткань является важным эндокринным органом, адипоциты которого наряду с синтезом гормона лептина секретируют компоненты системы комплемента, цитокины и факторы гемопоэза и выступают как медиаторы иммунного ответа [7, 8]. Грелин - пептидный гормон, синтезируемый P/D1‑клетками слизистой оболочки фундального отдела желудка, приводит к дозозависимому ингибированию лептин-индуцированной экспрессии цитокинов [9]. Наряду с гормонами гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, лептин и грелин являются регуляторами энергетического обмена [8].

Приоритетным направлением в профилактике и коррекции иммунных дисфункций у спортсменов является применение полноценных рационов, специализированных пищевых продуктов с повышенной пищевой ценностью и обогащенных биологически активными веществами с антиоксидантной и противовоспалительной активностью. Растительные адаптогены широко используются профессиональными спортсменами для улучшения физической работоспособности [10]. В настоящее время наиболее часто используемыми растительными адаптогенами являются биологически активные вещества женьшеня и его экстракты. Гинсенозиды, тритерпеновые сапонины, являются основными компонентами женьшеня [11, 12]. Механизм адаптогенного действия женьшеня неизвестен, но предполагается, что его влияние опосредовано антиоксидантным эффектом и влиянием на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось [10]. Гинсенозиды играют решающую роль в ингибировании окислительного стресса, предотвращении окислительного повреждения и защите клеток посредством регуляции различных сигнальных путей, таких как Keap1/Nrf2/ARE, PI3K/Akt, Wnt/β-катенин, NF-κB и др. [13].

Влияние женьшеня на локальные воспалительные процессы и иммунный ответ активно изучается. Имеются данные, свидетельствующие о том, что биологически активные вещества женьшеня могут стимулировать активность клеток и сигнальных путей иммунной системы для обеспечения защиты от новообразований, вирусов и бактерий [14]. В экспериментальных исследованиях установлен активирующий эффект олигопептидов белого женьшеня на врожденный и адаптивный иммунный ответ, о чем свидетельствует усиление фагоцитарной активности макрофагов, NK-клеток и Th-лимфоцитов (Т‑хелперы) [15, 16]. Как показано на культуре клеток макрофагов мыши RAW 264.7, экстракт женьшеня (высушенный спиртовой) стимулирует миграцию иммунных клеток к очагу воспаления и увеличивает экспрессию провоспалительных цитокинов ФНОα, ИЛ-1α и ИЛ-23 посредством активации сигнального пути MKK4-JNK (c-Jun NH₂-терминальная киназа) [17].

Цель исследования - изучение влияния внутрижелудочного введения экстракта корня женьшеня (гинсенозидов) на иммунитет и регуляцию энергетического обмена у крыс после ИФН.

Материал и методы

Дизайн эксперимента и описание статистической обработки данных подробно изложены в части I данной статьи [18]. Исследование проведено на 5 группах (по 8 животных) крыс-самцов линии Wistar с исходной массой тела ≈250 г. Животных контрольной (1-я) и экспериментальных (2, 3, 4 и 5-я) групп 3 раза в неделю в течение 2 нед помещали на беговую дорожку в рамках программы тренировок, после завершения которой проводили (за исключением контрольной группы) тест на ИФН. За 30 мин до начала тренировок и ИФН крысам 3-5-й групп внутрижелудочно вводили экстракт корня женьшеня (ЭКЖ) в физиологическом растворе в дозах соответственно 2,7; 13,5 и 27,0 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды; животным 1-й и 2-й групп - физиологический раствор. В течение 30 мин после прекращения ИФН крыс выводили из эксперимента декапитацией.

Экспрессию рецепторов CD45R, CD3, CD4, CD8а, CD161 на лимфоцитах периферической крови крыс определяли методом прямого иммунофлюоресцентного окрашивания клеток цельной крови с использованием панели моноклональных антител, конъюгированных с флюоресцентными красителями: APC, FITC, РЕ (Miltenyi Biotec GmbH, Германия). Содержание клеток CD45R⁺ (B-лимфоциты), CD3⁺ (Т-лимфоциты), CD161⁺ (NK-клетки) и CD3⁺CD161⁺ (NKT-клетки) выражали в процентах от общего числа проанализированных клеток; содержание CD3⁺CD4⁺ (Т-хелперов) и CD3⁺CD8⁺ (Т-цитотоксических лимфоцитов) выражали в процентах от общего числа клеток CD3⁺ [19]. Рассчитывали безразмерный ИРИ как отношение количества лимфоцитов СD4⁺/CD8⁺. Измерения проводили на проточном цитофлуориметре FC-500 (Beckman Coulter, США).

Для определения уровней (пг/мл) цитокинов интерферона γ (IFN-γ), ИЛ-1β, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-17A и ФНОα, гормонов лептина и грелина использовали базовый коммерческий набор Bio-Plex Reagent Kit V x 96-well, дополняемый реагентами: Pro-Rat 33-Plex Standarts, Rat Cytokine IFN-γ Set, Rat Cytokine IL-1β Set, Rat Cytokine IL-4 Set, Rat Cytokine IL-6 Set, Rat Cytokine IL-10 Set, Rat Cytokine IL-17A Set, Rat Cytokine TNF-α Set, Rat Diabetes Leptin Set и Rat Diabetes Ghrelin Set (Bio-Rad Laboratories, Inc., США). Измерения проводили на мультиплексном анализаторе Luminex 200 (Luminex Corporation, США) по технологии xMAP с использованием программного обеспечения Luminex xPONENT Version 3.1. Расчетные показатели ИЛ-10/ИЛ-17A и лептин/грелин вычисляли как соотношение концентрации в каждом образце плазмы крови ИЛ-10 к ИЛ-17A и лептина к грелину.

Результаты

Оценка влияния экстракта корня женьшеня на показатели клеточного иммунитета у крыс после истощающей физической нагрузки

Интенсивные физические нагрузки оказывают существенное влияние на состав иммунокомпетентных клеток и их функциональную активность [20, 21]. Результаты исследования субпопуляций лимфоцитов периферической крови представлены в таблице.

Как следует из данных таблицы, ИФН приводила к изменениям в пуле циркулирующих лимфоцитов. Это касается в основном субпопуляций Т‑лимфоцитов. У крыс 2-й группы после ИФН относительное содержание Т-цитотоксических лимфоцитов было выше по сравнению с данным показателем у крыс контрольной группы (р<0,05). Внутрижелудочное введение крысам 3-5-й групп ЭКЖ обеспечило снижение данного показателя до величины, которая не отличалась от относительного содержания Т-цитотоксических лимфоцитов у крыс 1-й контрольной группы, а при дозировке экстракта в пересчете на гинсенозиды 13,5 мг на 1 кг массы тела была достоверно (р<0,05) ниже показателя крыс 2-й группы. Повышение доли Т‑цитотоксических лимфоцитов у крыс 2-й группы обусловило снижение величины ИРИ относительно данного показателя животных 1-й контрольной группы (р<0,05). Введение ЭКЖ крысам 3-5-й групп нормализовало этот параметр независимо от применяемой дозировки. Однако при наивысшей используемой дозировке ЭКЖ (27 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды) обнаружено увеличение относительного содержания в периферической крови NK-клеток (р<0,05) и NKТ‑клеток (р<0,10).

Оценка влияния экстракта корня женьшеня на цитокиновый профиль у крыс после истощающей физической нагрузки

В результате исследования выявлены различия в цитокиновом профиле между контрольной и опытными группами (рис. 1). После ИФН у крыс во 2-й группе достоверно (p<0,05) увеличились уровни ИЛ-17A и ФНОα. Внутрижелудочное введение крысам ЭКЖ в минимальной дозе 2,7 мг на 1 кг массы тела привело к увеличению в 3-й группе уровней ИЛ-4, ИЛ-6 и ИЛ-10 в 1,5-3 раза по сравнению с показателями животных 1-й группы (см. рис. 1; p<0,05). Содержание цитокинов ИЛ-17A и ФНОα в 3-й группе оставались выше, чем в контроле; различия для ФНОα были на уровне тенденции (p=0,07). Введение крысам более высоких доз ЭКЖ (13,5-27 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды) возвращало уровни всех исследуемых цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-17A и ФНОα, включая IFN-γ, ИЛ-1β) к значениям в контрольной группе (см. рис. 1).

При сравнении с цитокиновым профилем крыс 2-й группы, подвергавшихся ИФН (см. рис. 1), выявлено, что минимальная дозировка ЭКЖ (2,7 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды) способствовала достоверному (р<0,05) росту у крыс 3-й группы уровней ИЛ-10, ИЛ-4 и ИЛ-6, как и при сравнении с показателями интактного контроля (1-я группа). Под влиянием минимальной дозы ЭКЖ в 3-й группе обнаружена тенденция к увеличению уровня IFN-γ по сравнению с показателем животных 2-й группы (p=0,06).

Увеличение дозировки вводимого крысам ЭКЖ до 13,5-27 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды (4-я и 5-я группы) вызвало достоверное снижение уровней ИЛ-17A по сравнению с показателем животных как 2-й, так и 3-й группы. Также по сравнению с уровнем у крыс 3-й группы снизилась концентрация в плазме крови ИЛ-10, ИЛ-4 и ИЛ-6 и выявлена тенденция к росту уровня ИЛ-1β у животных 5-й группы при максимальной дозировке ЭКЖ (см. рис. 1; p=0,06).

Результаты влияния экстракта корня женьшеня на регуляцию энергетического обмена у крыс после истощающей физической нагрузки

Использование модели с ИФН у крыс 2-5-й групп выявило увеличение концентрации грелина в плазме крови по сравнению с интактным контролем (рис. 2; p<0,05) с максимальным уровнем у крыс 3-й группы, которым вводили 2,7 мг на 1 кг массы тела ЭКЖ в пересчете на гинсенозиды. Увеличение дозировок ЭКЖ (4-5-я группы), наоборот, снизило концентрацию грелина, которая, оставаясь выше, чем в контроле (1-я группа), не отличалась от показателя животных 2-й группы (см. рис. 2). Изменения концентрации в плазме крови лептина имели противоположный характер. Сниженный у крыс 2-й группы уровень лептина сохранялся и после введения ЭКЖ в минимальной дозировке (3-я группа). Повышение дозировки вводимого ЭКЖ от 13,5 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды (4-я группа) вызвало прямо пропорциональное увеличение уровня лептина с максимальным значением при введении животным ЭКЖ в дозе 27 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды (5-я группа). Уровень этого адипокина был значимо выше как по сравнению с контролем (1-я группа), так и с показателем остальных опытных групп (см. рис. 2).

Под влиянием ИФН в сочетании с различными применяемыми дозировками ЭКЖ изменялись соотношения уровня ИЛ-10 к ИЛ-17A и лептина к грелину (рис. 3). ИФН вызвала снижение (p<0,05) значений как ИЛ-10/ИЛ-17A, так и лептин/грелин по сравнению с показателями животных 1-й группы. При введении крысам ЭКЖ в минимальной дозировке (3-я группа) расчетные показатели ИЛ-10/ИЛ-17A и лептин/грелин продолжали уменьшаться до самых низких значений (см. рис. 3; p<0,05). Повышение вводимых доз ЭКЖ до 13,5 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды (4-я группа) привело к увеличению показателей ИЛ-10/ИЛ-17A и лептин/грелин. Соотношение уровней в плазме крови ИЛ-10 и ИЛ-17A возвратилось к контрольным значениям и практически не изменилось при введении животным максимальной дозы ЭКЖ (5-я группа). Расчетное соотношение лептин/грелин также повысилось при увеличении доз вводимого ЭКЖ (4-я и 5-я группы; см. рис. 3) по сравнению с показателем животных 3-й группы (p<0,05), но оставалось достоверно ниже показателя крыс контрольной группы (1-я группа) и не отличалось от параметра животных 2-й группы.

Обсуждение

Интенсивные физические нагрузки и психоэмоциональный стресс, которым подвергаются спортсмены, оказывают неблагоприятное воздействие, затрагивающее практически все функциональные системы организма, в том числе и иммунную [22, 23]. ИФН, будучи стрессовым фактором, влияет на функциональную способность, фенотип и перераспределение иммунных клеток [24, 25]. Стресс-индуцированная активация симпатической нервной системы (с высвобождением катехоламинов) и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси обеспечивает передачу сигналов различным типам иммунных клеток через адренорецепторы и глюкокортикоидные рецепторы, экспрессируемые на поверхности или в цитоплазме клеток [25]. На большинстве иммунных клеток количество β₂-адренорецепторов является динамическим и зависит от типа иммунных клеток, генетических вариаций, степени активации клеток и концентрации цитокинов в окружающей среде. Лимфоциты имеют разную степень чувствительности к адренергической регуляции. NK-клетки и цитотоксические T-лимфоциты CD8 ⁺ имеют более высокую плотность β₂-адренорецепторов на своей поверхности по сравнению с T-лимфоцитами CD4⁺ [26, 27]. Обнаружено, что во время ИФН содержание NK-клеток в крови может быть повышено в 3-5 раз по сравнению с дотренировочным периодом. Подавляющее большинство этих мобилизованных клеток покидает кровяное русло через 3-4 мин после прекращения упражнений [28]. NK-клетки охарактеризованы как лимфоциты врожденного иммунитета, но они также участвуют в регуляции адаптивного иммунного ответа, продуцируя различные цитокины и хемокины [29, 30]. NKT-клетки - лимфоциты, экспрессирующие как маркеры NK-клеток, так и Т-клеточные дифференцировочные антигены, - играют ключевую роль в регуляции иммунного ответа за счет продукции IFN-γ, активирующего NK-клетки, T-лимфоциты CD8⁺ и макрофаги [31]. NK-клетки являются одной из наиболее чувствительных к стрессу популяций иммунных клеток. Повышение их содержания в периферической крови может свидетельствовать об иммуностимулирующем влиянии высокой дозировки (27 мг на 1 кг массы тела) ЭКЖ.

Установлено, что снижение относительного содержания Т-хелперов после физической нагрузки происходит в основном за счет снижения числа Т-хелперов 1 типа, ответственных за активность клеточного иммунного ответа [32]. Внутрижелудочное введение крысам 3-5-й опытных групп ЭКЖ нормализовало субпопуляционный состав лимфоцитов (см. таблицу).

Под влиянием ИФН (2-я группа) выявлены достоверные изменения как в звеньях иммунорегуляции, так и в регуляции энергетического обмена у крыс (см. рис. 1, 2). Достоверный рост содержания в плазме крови ИЛ-17A и ФНОα у животных 2-й группы отражает преобладание воспалительных изменений в скелетных мышцах за счет неблагоприятного воздействия ИФН с возможной активацией каскадов стрессовых реакций эндоплазматического ретикулума клеток и апоптоза [22]. Рост уровней этих цитокинов можно объяснить активацией популяций CD8⁺ и CD4⁺ (Th 17) лимфоцитов, NK- и NKТ-клеток, продуцирующих ИЛ-6, ИЛ-17 и ФНОα. Клеточные эффекторы врожденного иммунитета (нейтрофилы и макрофаги) при ИФН одними из первых участвуют в реализации воспалительных реакций и окислительном стрессе. Секреция провоспалительных цитокинов и экспрессия различных маркеров активации полинуклеарных клеток и мононуклеаров периферической крови также увеличиваются после напряженных физических нагрузок [22]. Это происходит за счет ответного увеличения активности макрофагов и модуляции дифференцировки Т-хелперов и Т-регуляторных лимфоцитов в сторону преобладания активности Т-хелперов 1 типа - Th17. При активации клеток с фенотипом Th17, о чем свидетельствует достоверный рост концентрации ИЛ-17А и уменьшение соотношения ИЛ-10/ИЛ-17A (см. рис. 3), может увеличиваться продукция ИЛ-17, ИЛ-22 и ИЛ-23. Эта группа цитокинов ускоряет мобилизацию и миграцию из костного мозга нейтрофилов и моноцитов, способствуя поддержанию воспалительного процесса на фоне ИФН.

Реализация механизмов воспалительных реакций и окислительного стресса приводит к изменениям в основных метаболических путях: гликолизе, липолизе и глюконеогенезе [33, 34]. Энергетический обмен организма регулируется центральными и периферическими медиаторами, основными из которых являются гормоны лептин и грелин, оказывающие как антагонистические, так и синергические эффекты на центры голода и насыщения. В ответ на увеличенный расход энергии при физических нагрузках происходит повышение в крови концентрации грелина и снижение концентрации лептина и инсулина. Снижение уровня инсулина при физической нагрузке может способствовать росту концентрации грелина, поскольку инсулин является негативным регулятором секреции грелина [35]. Результаты нашего исследования свидетельствуют об изменении уровней этих гормонов: концентрация грелина у крыс после ИФН увеличилась (p<0,05), а лептина - уменьшилась (p<0,05) по сравнению с контролем (см. рис. 2, 3). Наконец, ИФН привела к уменьшению почти в 6 раз величины расчетного показателя лептин/грелин с 46,5 (мин. 18,5 - макс. 58,7) до 8,2 (мин. 1,1 - макс. 40,4) (см. рис. 3; p<0,05).

Внутрижелудочное введение крысам малых доз ЭКЖ значимо не изменило прослеживаемую динамику концентрации лептина и грелина и их соотношения по сравнению с контролем. Уровни грелина продолжали нарастать, а лептина - снижаться, и расчетное соотношение лептин/грелин еще больше уменьшилось (см. рис. 2, 3). Эти изменения могут отражать повышение чувствительности к инсулину и регуляции чувства голода в ответ на физические упражнения [33]. В целом введение ЭКЖ в минимальной дозе (2,7 мг на 1 кг массы тела в расчете на гинсенозиды) значимо не влияло на процессы потребления и расхода энергии. Однако ЭКЖ может стимулировать дифференцировку миобластов и биогенез митохондрий через сигнальные пути AMPK [активируемая протеинкиназой аденозинмонофосфат (AMP) каталитическая субъединица альфа 1] и p38 MAPK (p38 митоген-активируемая протеинкиназа) [36]. Таким образом, увеличивается продукция энергии для удовлетворения дополнительных потребностей испытывающих нагрузку мышечных волокон.

При введении крысам минимальной дозы ЭКЖ (3-я группа) совсем иными по значимости оказались результаты изменения цитокинового профиля (см. рис. 1, 3). Под влиянием ЭКЖ происходит увеличение активности Treg-клеток и повышение продукции в первую очередь противовоспалительных факторов ИЛ-10 и ИЛ-4, способных ограничивать воспаление в мышцах в ответ на ИФН. Установлено, что женьшень и его метаболиты способны супрессировать секрецию факторов воспаления, восстанавливая дисбаланс Treg/Th17 и блокируя связывание липополисахарида с Toll-подобным рецептором 4 на макрофагах [37].

С другой стороны, сохраняющееся в той или иной степени увеличение концентрации в плазме крови таких цитокинов, как IFN-γ, ИЛ-6, ИЛ-17A, отражает повышенную активность в очагах воспаления Т-лимфоцитов и дополнительно мигрирующих туда гранулоцитов и моноцитов/макрофагов в ответ на повреждающее влияние ИФН. Кроме того, тенденция к увеличению концентрации IFN‑γ и ИЛ-6 на фоне малой дозировки ЭКЖ позволяет рекрутировать и стимулировать к продукции антител В-лимфоциты, регулировать уровень секреции иммуноглобулинов и влиять на пролиферацию В-лимфоцитов, тем самым восстанавливая структуру и функцию скелетной мускулатуры [22]. Это согласуется с установленными иммуномодулирующими и противовоспалительными свойствами биологически активных веществ женьшеня, включая модуляцию экспрессии медиаторов воспаления и цитокиновых факторов при аллергических заболеваниях [38]. Увеличение дозировок вводимого животным ЭКЖ до 13,5 и 27 мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды (4-5-я группы) приводит концентрацию в плазме крови всех исследованных в работе цитокинов к значениям животных контрольной группы (см. рис. 1). Соотношение содержания в плазме крови ИЛ-10/ИЛ-17A достоверно не отличается от показателя в контроле (см. рис. 3).

Увеличение применяемых дозировок ЭКЖ оказывает существенное влияние на изученные показатели энергетического обмена. В отличие от 2-й группы крыс, не получавшей ЭКЖ, у крыс 4-й и 5-й групп, которым вводили соответственно 13,5 и 27,0 мг на 1 кг массы тела гинсенозидов, выявлено снижение концентрации грелина и увеличение содержания лептина с последующим ростом соотношения лептин/грелин (см. рис. 2, 3). Это, очевидно, является результатом стимуляции гинсенозидами синтеза инсулина в β-клетках поджелудочной железы у крыс, поскольку инсулин является негативным регулятором секреции грелина [39].

Заключение

Согласно полученным результатам у крыс линии Wistar ИФН вызывает изменения в субпопуляционном составе лимфоцитов, проявляющиеся в повышении относительного содержания в периферической крови цитотоксических лимфоцитов CD8⁺ со снижением величины ИРИ. При этом обнаруженные в плазме крови увеличенные уровни провоспалительных цитокинов ИЛ-17A и ФНОα свидетельствуют о наличии локальных воспалительных процессов в различных органах и тканях. Внутрижелудочное введение крысам ЭКЖ оказывает дозозависимый протективный эффект на иммунную реактивность, о чем свидетельствуют нормализация субпопуляционного состава лимфоцитов, снижение уровней провоспалительных цитокинов, рост активности Treg и Т-хелперов 2 типа с увеличением продукции ИЛ-10 и ИЛ-4, положительная модуляция соотношения ИЛ-10/ИЛ-17A и восстановление общего цитокинового профиля до контрольных значений. Биологически активные вещества ЭКЖ оказывают также положительное влияние на энергообмен, в регуляции которого принимают участие гормоны лептин и грелин.

Введение крысам максимальной дозировки ЭКЖ (27 мг на 1 кг массы тела гинсенозидов) индуцирует активацию врожденного иммунитета, о чем свидетельствует повышение относительного содержания NK- и NKT-клеток в периферической крови.

Полученные результаты подтверждают регулирующее и нормализующее действие ЭКЖ (гинсенозидов) на иммунный статус и энергетический обмен крыс линии Wistar после ИФН, что свидетельствует о перспективе его использования в стрессовых ситуациях, вызванных физическим перенапряжением у человека.

Литература

1. Bay M.L., Pedersen B.K. Muscle-organ crosstalk: focus on immunometabolism // Front. Physiol. 2020. Vol. 11. Article ID 567881. DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2020.567881

2. Padilha C.S., Von Ah Morano A.E., Krüger K., Rosa-Neto J.C., Lira F.S. The growing field of immunometabolism and exercise: key findings in the last 5 years // J. Cell. Physiol. 2022. Vol. 237, N 11. P. 4001-4020. DOI: https://doi.org/10.1002/jcp.30866

3. Suzuki K. Recent progress in applicability of exercise immunology and inflammation research to sports nutrition // Nutrients. 2021. Vol. 13. Article ID 4299. DOI: https://doi.org/10.3390/nu13124299

4. Wahl P., Mathes S., Bloch W., Zimmer P. Acute impact of recovery on the restoration of cellular immunological homeostasis // Int. J. Sports Med. 2020. Vol. 41. P. 12-20. DOI: https://doi.org/10.1055/a-1015-0453

5. Козлов В.А., Кудаева О.Т. Иммунная система и физические нагрузки // Медицинская иммунология. 2002. Т. 4, № 3. С. 427-438.

6. Пальцын А.А. Миокины // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2020. Т. 64, № 1. С. 135-141. DOI: https://doi.org/10.25557/0031-2991-2020-01-135-141

7. Picó C., Palou M., Pomar C.A., Rodríguez A.M., Palou A. Leptin as a key regulator of the adipose organ // Rev. Endocr. Metab. Disord. 2021. Vol. 23. P. 13-30. DOI: https://doi.org/10.1007/s11154-021-09687-5

8. Романцова Т.И., Волкова Г.Е. Лептин и грелин: антагонизм и взаимодействие в регуляции энергетического обмена // Ожирение и метаболизм. 2005. Т. 2, № 2. С. 2-8. DOI: https://doi.org/10.14341/2071-8713-4924

9. Gajewska A., Strzelecki D., Gawlik-Kotelnicka O. Ghrelin as a biomarker of "immunometabolic depression" and its connection with dysbiosis // Nutrients. 2023. Vol. 15, N 18. Article ID 3960. DOI: https://doi.org/10.3390/nu15183960

10. Todorova V., Ivanov K., Delattre C., Nalbantova V., Karcheva-Bahchevanska D., Ivanova S. Plant adaptogens - history and future perspectives // Nutrients. 2021. Vol. 13, N 8. Article ID 2861. DOI: https://doi.org/10.3390/nu13082861

11. Yu S.E., Mwesige B., Yi Y.S., Yoo B.C. Ginsenosides: the need to move forward from bench to clinical trials // J. Ginseng Res. 2019. Vol. 43, N 3. P. 361-367. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jgr.2018.09.001

12. He Y., Hu Z., Li A., Zhu Z., Yang N., Ying Z. et al. Recent advances in biotransformation of saponins // Molecules. 2019. Vol. 24, N 13. Article ID 2365. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24132365

13. He B., Chen D., Zhang X., Yang R., Yang Y., Chen P. et al. Oxidative stress and ginsenosides: an update on the molecular mechanisms // Oxid. Med. Cell. Longev. 2022. Vol. 2022. Article ID 9299574. DOI: https://doi.org/10.1155/2022/9299574

14. Kim J.N., Kim D.H., Jo S., Cho M.J., Cho Y.R., Lee Y.J. et al. Immunomodulatory functional foods and their molecular mechanisms // Exp. Mol. Med. 2022. Vol. 54, N 1. P. 1-11. DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-022-00724-0

15. He L.X., Ren J.W, Liu R., Chen Q.H., Zhao J., Wu X. et al. Ginseng (Panax ginseng Meyer) oligopeptides regulate innate and adaptive immune responses in mice via increased macrophage phagocytosis capacity, NK cell activity and Th cells secretion // Food Funct. 2017. Vol. 8, N 10. P. 3523-3532. DOI: https://doi.org/10.1039/c7fo00957g

16. Um Y., Eo H.J., Kim H.J., Kim K., Jeon K.S., Jeong J.B. Wild simulated ginseng activates mouse macrophage, RAW264.7 cells through TRL2/4-dependent activation of MAPK, NF-κB and PI3K/AKT pathways // J. Ethnopharmacol. 2020. Vol. 263. Article ID 113218. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jep.2020.113218

17. Lim T.G., Jang Mi, Cho C.W., Hong H.D., Kim K.T., Lee S.Y. et al. White ginseng extract induces immunomodulatory effects via the MKK4-JNK pathway // Food Sci. Biotechnol. 2016. Vol. 25. P. 1737-1744. DOI: https://doi.org/10.1007/s10068-016-0265-6

18. Трушина Э.Н., Мустафина О.К., Аксенов И.В., Красуцкий А.Г., Тутельян В.А., Никитюк Д.Б. Протективное действие экстракта корня женьшеня на апоптоз миофибрилл и иммунный ответ у крыс после истощающей физической нагрузки. Часть I. Влияние экстракта корня женьшеня на апоптоз миофибрилл икроножной мышцы крыс // Вопросы питания. 2025. Т. 94, № 1. С. 111-117. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2025-94-1-111-117

19. Трушина Э.Н., Мустафина О.К., Аксенов И.В., Красуцкий А.Г., Никитюк Д.Б., Тутельян В.А. Биологически активные вещества - антоцианины как фактор алиментарного восстановления адаптационного потенциала организма после интенсивной физической нагрузки в эксперименте: оценка иммунологических и гематологических показателей адаптации // Вопросы питания. 2023. Т. 92, № 1. С. 6-15. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2023-92-1-6-15

20. Malsagova K.A., Astrelina T.A., Balakin E.I., Kobzeva I.V., Adoeva E Ya., Yurku K.A. et al. Influence of Sports Training in Foothills on the Professional Athlete’s Immunity// Sports (Basel). 2023. Vol. 11, N.2. P.30. DOI: https://doi.org/10.3390/sports11020030

21. Schlagheck M.L., Walzik D., Joisten N., Koliamitra C., Hardt L., Metcalfe A.J. et al. Cellular immune response to acute exercise: comparison of endurance and resistance exercise // Eur. J. Haematol. 2020. Vol. 105, N 1. P. 75-84. DOI: https://doi.org/10.1111/ejh.13412

22. Yang W., Hu P. Skeletal muscle regeneration is modulated by inflammation // J. Orthop. Translat. 2018. Vol. 7, N 13. P. 25-32. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jot.2018.01.002

23. Guo Y.T., Peng Y.C., Yen H.Y., Wu J.C., Hou W.H. Effects of probiotic supplementation on immune and inflammatory markers in athletes: a meta-analysis of randomized clinical trials // Medicina (Kaunas). 2022. Vol. 58, N 9. P. 1188. DOI: https://doi.org/10.3390/medicina58091188

24. Shek P.N., Sabiston B.H., Buguet A., Radomski M.W. Strenuous exercise and immunological changes: a multiple-time-point analysis of leukocyte subsets, CD4/CD8 ratio, immunoglobulin production and NK cell response // Int. J. Sports Med. 1995. Vol. 16, N 7. P. 466-474. DOI: https://doi.org/10.1055/s-2007-973039

25. Simpson R.J., Boßlau T.K., Weyh C.W., Niemiro G.M., Batatinha H., Smith K.A. et al. Exercise and adrenergic regulation of immunity // Brain Behav. Immun. 2021. Vol. 97. P. 303-318. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbi.2021.07.010

26. Graff R.M., Kunz H.E., Agha N.H., Baker F.L., Laughlin M., Bigley A.B. et al. Agha/β ₂-Adrenergic receptor signaling mediates the preferential mobilization of differentiated subsets of CD8+ T-cells, NK-cells and non-classical monocytes in response to acute exercise in humans // Brain Behav. Immun. 2018. Vol. 74. P. 143-153. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbi.2018.08.017

27. Kurowski M., Seys S., Bonini M., Del Giacco S., Delgado L., Diamant Z. et al. Physical exercise, immune response, and susceptibility to infections-current knowledge and growing research areas // Allergy. 2022. Vol. 77, N 9. P. 2653-2664. DOI: https://doi.org/10.1111/all.15328

28. Rooney B.V., Bigley A.B., LaVoy E.C., Laughlin M., Pedlar C., Simpson R.J. Lymphocytes and monocytes egress peripheral blood within minutes after cessation of steady state exercise: a detailed temporal analysis of leukocyte extravasation // Physiol. Behav. 2018. Vol. 194. P. 260-267. DOI: https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2018.06.008

29. Llavero F., Alejo L.B., Fiuza-Luces C., López Soto A., Valenzuela P.L., Castillo-García A. et al. Exercise training effects on natural killer cells: a preliminary proteomics and systems biology approach // Exerc. Immunol. Rev. 2021. Vol. 27. P. 125-141. PMID: 33965896.

30. Pal A., Schneider J., Schlüter K., Steindorf K., Wiskemann J., Rosenberger F. et al. Different endurance exercises modulate NK cell cytotoxic and inhibiting receptors // Eur. J. Appl. Physiol. 2021. Vol. 121, N 12. P. 3379-3387. DOI: https://doi.org/10.1007/s00421-021-04735-z

31. Акинфиева О.В., Бубнова Л.Н., Бессмельцев С.С. NKT-клетки: характерные свойства и функциональная значимость для регуляции иммунного ответа // Онкогематология. 2010. № 4. С. 39-47.

32. Suzuki K., Hayashida H. Effect of exercise intensity on cell-mediated immunity // Sports (Basel). 2021. Vol. 9, N 1. P. 8. DOI: https://doi.org/10.3390/sports9010008

33. Anderson K.C., Zieff G., Paterson C., Stoner L., Weltman A., Allen J.D. The effect of acute exercise on pre-prandial ghrelin levels in healthy adults: a systematic review and meta-analysis // Peptides. 2021. Vol. 145. Article ID 170625. DOI: https://doi.org/10.1016/j.peptides.2021.170625

34. Tacad D.K.M., Tovar A.P., Richardson C.E., Horn W.F., Krishnan G.P., Keim N.L. et al. Satiety associated with calorie restriction and time-restricted feeding: peripheral hormones // Adv. Nutr. 2022. Vol. 13, N 3. P. 792-820. DOI: https://doi.org/10.1093/advances/nmac014

35. da Silva Pereira J.A., da Silva F.C., de Moraes-Vieira P. The impact of ghrelin in metabolic diseases: an immune perspective // J. Diabetes Res. 2017. Vol. 2017. Article ID 4527980. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/4527980

36. Lim W.C., Shin E.J., Lim T.G., Choi J.W., Song N.E., Hong H.D. et al. Ginsenoside Rf enhances exercise endurance by stimulating myoblast differentiation and mitochondrial biogenesis in C2C12 myotubes and ICR mice // Foods. 2022. Vol. 11, N 12. Article ID 1709. DOI: https://doi.org/10.3390/foods11121709

37. Lee S.Y., Jeong J.J., Eun S.H., Kim D.H. Anti-inflammatory effects of ginsenoside Rg1 and its metabolites ginsenoside Rh1 and 20(S)-protopanaxatriol in mice with TNBS-induced colitis // Eur. J. Pharmacol. 2015. Vol. 762. P. 333-343. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2015.06.011

38. Jung J.H., Kang T.K., Oh J.H., Jeong J.U., Ko K.P., Kim S.T. The effect of Korean red ginseng on symptoms and inflammation in patients with allergic rhinitis // Ear Nose Throat J. 2020. Vol. 100. P. S712-S719. DOI: https://doi.org/10.1177/0145561320907172

39. Liu T., Wang D., Zhou X., Song J., Yang Z., Shi C. et al. Study on the mechanism of American ginseng extract for treating type 2 diabetes mellitus based on metabolomics // Front. Pharmacol. 2022. Vol. 2, N 13. Article ID 960050. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2022.960050

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)