С.В. Нотова1, О.В. Маршинская2, Т.В. Казакова3, Н.Н. Тупикова4

1–3 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», Институт биоэлементологии (г. Оренбург, Россия)

2,3 ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
(г. Оренбург, Россия)

4 Оренбургский институт Самарского государственного университета путей сообщения (г. Оренбург, Россия)

Постановка проблемы. Рацион современного человека характеризуется беспрецедентно высоким уровнем потребления высококалорийной пищи в сочетании с отсутствием физической активности. Длительное употребление высококалорийного рациона приводит к нарушениям в метаболизме организма, в частности углеводного и липидного обменов. Данные нарушения предшествуют развитию сахарного диабета 2-го типа, ожирения, неалкогольной жировой болезни печени и ряда других заболеваний.

Цель работы – исследование функционального состояния, минерального обмена и активности антиоксидантных ферментов в сыворотке крови и печени у крыс линии Wistar при нарушениях углеводного и липидного обменов, развивающихся на фоне употребления высококалорийной диеты. 

Результаты. Полученные в ходе исследования данные показывают, что воздействие высококалорийной диеты на протяжении 12 недель привело к нарушению углеводного и липидного обменов, снижению активности антиоксидантных ферментов сыворотки крови и печени. При оценке анализа химических элементов было установлено снижение уровней Fe, Cr, I, Zn, K, Ca, Se и увеличение V, Co в сыворотке крови. В тканях печени животных опытной группы отмечалось снижение уровней Li, Se и увеличение уровней Zn, Ca, V, Cr, Fe, Co.

Практическая значимость. Полученные данные показывают, что используемый в исследовании высококалорийный рацион позволяет моделировать нарушения метаболизма и доказывает эффективность его использования в исследованиях по изучению углеводного и липидного обменов на лабораторных животных. Дальнейшие исследования минерального обмена могут улучшить понимание патогенеза развития ряда заболеваний, связанных с нарушениями углеводного и липидного обменов. Кроме того, результаты этого исследования способствуют увеличению осведомленности, основанной на фактических данных, против употребления нездорового питания.

Нотова С.В., Маршинская О.В., Казакова Т.В., Тупикова Н.Н. Изменение минерального обмена и активности антиоксидантных ферментов при нарушениях углеводного и липидного обменов у крыс линии Wistar // Технологии живых систем. 2023. T. 20. № 1. С. 62-71. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202301-07

1. Smith R.L., Soeters M.R., Wüst R.C.I., Houtkooper R.H. Metabolic Flexibility as an Adaptation to Energy Resources and Requirements in Health and Disease // Endocrine Reviews. 2018. V. 39. № 4. P. 489–517.
2. Lopez-Otin C., Galluzzi L., Freije J.M.P., Madeo F., Kroemer G. Metabolic control of longevity // Cell. 2016. V. 166. № 4. P. 802–821.
3. Frame-Peterson L.A., Megill R.D., Carobrese S., Schweitzer M. Nutrient Deficiencies Are Common Prior to Bariatric Surgery // Nutrition in Clinical Practice. 2017. V. 32. № 4. P. 463–469.
4. Радкевич Л.А., Кабанкин А.С., Радкевич Д.А. Метаболический синдром – риск онкологических заболеваний (популяционное исследование) // Технологии живых систем. 2017. Т. 14. № 2. С. 28–37.
5. Monteiro R., Azevedo I. Chronic Inflammation in Obesity and the Metabolic Syndrome // Mediators of Inflammation. 2010. V. 2010. P. 289645.
6. Choi S., Liu X., Pan Z. Zinc deficiency and cellular oxidative stress: prognostic implications in cardiovascular diseases // Acta Pharmacologica Sinica. 2018. V. 39. № 7. P. 1120-1132.
7. Galaris D., Barbouti A., Pantopoulos K. Iron homeostasis and oxidative stress: An intimate relationship // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2019. V. 1866. № 12. P. 118535.
8. Meisinger C., Stöckl D., Rückert I., Döring A., Thorand B., Heier M., Huth C., Belcredi P., Kowall B., Rathmann W. Serum potassium is associated with prediabetes and newly diagnosed diabetes in hypertensive adults from the general population: The KORA F4-study // Diabetologia. 2013. V. 56. P. 484–491.
9. Skrypnik D., Bogdański P., Skrypnik K., Madry E., Karolkiewicz J., Szulińska M., Suliburska J., Walkowiake J. Influence of endurance and endurance-strength training on mineral status in women with abdominal obesity: a randomized trial // Medicine (Baltimore). 2019. V. 98. № 12. P. e14909.
10. Скальный А.В., Мирошников С.А., Нотова С.В., Болудирина И.П., Мирошников С.В., Алиджанова И.Э. Региональные особенности гомеостаза как показатель эколого-физиологической адаптации // Экология человека. 2014. № 9. С. 14–17.
11. Павлова З.Ш., Голодников И.И., Камалов А.А. Биохимические механизмы развития неалкогольной жировой болезни печени под воздействием фруктозы // Технологии живых систем. 2018. Т. 15, № 4. С. 18-27. DOI: 10.18127/j20700997-201804-02
12. Jagannathan R., Neves J.S., Dorcely B., Chung S.T., Tamura K., Rhee M., Bergman M. The Oral Glucose Tolerance Test: 100 Years Later // Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity // 2020. V. 13. P. 3787–3805.
13. Klop B., Elte J.W.F., Cabezas M.C. Dyslipidemia in obesity: mechanisms and potential targets // Nutrients. 2013. V. 5. № 4. Р. 1218–1240.
14. Aydemir D., Sarayloo E., Nuray U.N. Rosiglitazone-induced changes in the oxidative stress metabolism and fatty acid composition in relation with trace element status in the primary adipocytes // Journal of Medical Biochemistry. 2020. V. 39. № 3. P. 267–275.
15. Wołonciej M., Milewska E., Roszkowska-Jakimiec W. Trace elements as an activator of antioxidant enzymes // Postepy Hig Med Dosw (Online). 2016. V. 70. P. 1483–1498.
16. Robberecht H., De Bruyne T., Hermans N. Biomarkers of the Metabolic Syndrome: Influence of Minerals, Oligo- And Trace Elements // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2017. V. 43. P. 23–28.
17. Gammoh N.Z., Rink L. Zinc in Infection and Inflammation // Nutrients. 2017. V 9. P. 624.
18. Song Z., Wang Y., Zhang F., Yao F., Sun C. Calcium Signaling Pathways: Key Pathways in the Regulation of Obesity // International Journal of Molecular Sciences. 2019. V. 20. № 11. Р. 2768.
19. Lewicki S., Zdanowski R., Krzyżowska M., Lewicka A., Dębski B., Niemcewicz M., Goniewicz M. The role of Chromium III in the organism and its possible use in diabetes and obesity treatment // Annals of Agricultural and Environmental Medicine. 2014. V. 21(2). P. 331–335.
20. Bjørklund G., Peana M., Pivina L., Dosa A., Aaseth J., Semenova Y., Chirumbolo S., Medici S., Dadar M., Costea D.O. Iron Deficiency in Obesity and after Bariatric Surgery // Biomolecules. 2021. V. 11. № 5. P. 613.
21. Galaris D., Barbouti A., Pantopoulos K. Iron homeostasis and oxidative stress: An intimate relationship // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Cell Research. 2019. V. 1866. № 12. P. 118535.
22. Choi S., Liu X., Pan Z.  Zinc deficiency and cellular oxidative stress: prognostic implications in cardiovascular diseases // Acta Pharmacologica Sinica. 2018. V. 39. № 7. Р. 1120–1132.
23. Li H.T., Jiao M., Chen J., Liang Y. Roles of zinc and copper in modulating the oxidative refolding of bovine copper, zinc superoxide dismutase // Acta Biochimica et Biophysica Sinica (Shanghai). 2010. V. 42. P. 183–194.
24. Kiełczykowska M., Kocot J., Paździor M., Musik I. Selenium – a fascinating antioxidant of protective properties // Adv Clin Exp Med. 2018. V. 27. № 2. P. 245–255.
25. Steinbrenner H., Duntas L.H., Raymanc M.P. The role of selenium in type-2 diabetes mellitus and its metabolic comorbidities // Redox Biol. 2022. V. 50. P. 102236.
26. Hariharan S., Dharmaraj S. Selenium and selenoproteins: it’s role in regulation of inflammation // Inflammopharmacology. 2020. V. 28. № 3. Р. 667–695.