Медико-биологические принципы конструирования специализированных продуктов питания, повышающих адаптационные возможности организма к некоторым неблагоприятным факторам космического полета

УДК 629.78:612.395:613.2:547.96


На правах рукописи


Ли Марина Вячеславовна

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ, ПОВЫШАЮЩИХ АДАПТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОРГАНИЗМА К НЕКОТОРЫМ НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ФАКТОРАМ

КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА

14.00.07 - Гигиена

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Республика Казахстан Алматы, 2007


Работа выполнена в Казахской академии питания

Научный консультант:                    академик АН РК и РАМН,

доктор медицинских наук, профессор Т.Ш. Шарманов

Научный руководитель:                доктор биологических наук,

профессор Ю.А. Синявский

Официальные оппоненты:      доктор биологических наук,

профессор Ж.К. Урбисинов

кандидат биологических наук, Б.Т. Сарбаев

Ведущая организация:                    Казахская государственная

медицинская академия МЗ РК

Защита состоится 14 сентября 2007г в 1530 часов на заседании Объединенного Диссертационного Совета ОД 53.28.01 при Казахской академии питания по адресу: 050008, г. Алматы, ул. Клочкова 66.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Казахской академии питания по адресу: 050008, г. Алматы, ул. Клочкова 66.

Автореферат разослан «_______ »____________________ 2007г.

Ученый секретарь

Объединенного Диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессор                          Багрянцева О.В.


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. По мере развития и совершенствования космонавтики повышаются уровень профессиональных нагрузок, объемы выполняемых в полете задач, увеличиваются риск внештатных и стрессовых ситуации, продолжительность пребывания космонавтов на космических станциях и в открытом космосе [Добровольский В.Ф., 2000; Бычков В.П. и соавт. 1996; Рыжов Б.Н., 2006; Богатова Р.И. и соавт., 2007].

Экстремальные факторы космического полета и условия обитания требуют пристального внимания со стороны медицинской науки и всесторонних научных исследований, направленных на поиск эффективных путей, повышающих адаптационные и реадаптационные возможности организма [Айдаралиев А.А. и соавт., 1988; Литвицкий П.Ф., 2002; Симонов

П.В., 1981].

Известно, что комплекс неблагоприятных факторов космического полета приводит к серьезным физиолого-биохимическим изменениям в организме, как на структурном, так и на функциональном уровнях. В связи с чем, вопросы повышения устойчивости организма не только во время космического полета, но и после возвращения на землю являются приоритетными научно-практическими аспектами современной авиакосмической медицины [Бычков В.П. и соавт.,1989; Максименко В.Б., 1994].

Среди перечня наиболее эффективных и доступных известных адаптагенов наиболее физиологичными следует признать средства алиментарной природы - специализированные продукты, биологически активные добавки к пище, а также специализированные рационы питания [Агуреев А.Н. и соавт., 2000; Агуреев А.Н. и соавт., 2001; Баранов В.М. и

соавт., 2000].

Доказано, что за счет базового рациона не удается полностью восполнить возросшие потребности организма во время длительных космических полетов. Необходимым и актуальным является разработка и доставка на борт специализированных продуктов питания с направленными физиолого-биохимическими свойствами, повышающих устойчивость организма к неблагоприятным факторам космического полета [Шарманов Т.Ш., 2000; Синявский Ю.А. и соавт., 2000; Шальнова Н.Д., 2002; Доценко В.А. и соавт.,

2002].

Учитывая сложность адаптационных и реадаптационных изменений в организме, включающих нарушение иммунной, антиоксидантной, детоксицирующей и гемопоэтической функций организма, особую актуальность приобретает разработка и поставка на борт орбитальных комплексов специализированных продуктов с полифункциональными медико-биологическими свойствами, разработанных на основе натурального пищевого сырья.

В качестве основы при конструировании специализированных продуктов наиболее доступными и удобными в применении являются продукты на


растительной основе (плоды, ягоды, овощи и фрукты), полученные с помощью различных технологических приемов сушки.

Разрабатываемые композиции могут быть использованы космонавтами в предполетный, во время полета и послеполетный периоды как самостоятельно, так и в качестве основы для разработки новых специализированных продуктов с направленными медико-биологическими свойствами.

Следует отметить, что к настоящему времени продукты с полифункциональными свойствами, которые могут быть использованы экипажем на разных этапах космического полета, практически отсутствуют.

В этой связи, целью настоящего исследования явилась разработка на основе местного традиционного и нетрадиционного природного сырья новых специализированных продуктов с полифункциональными свойствами, а также оценка их эффективности при действии на организм некоторых неблагоприятных факторов космического полета.

В процессе реализации данной цели решались следующие конкретные задачи.

1.      Провести медико-биологическое обоснование выбора сырья,
используемого в качестве основы при разработке специализированных
продуктов с направленными медико-биологическими свойствами.

2.  Разработать рецептуры на новые виды специализированных продуктов
питания.

3.       Оценить химический состав и показатели безопасности
специализированных продуктов, с учетом требований, предъявляемые к
продуктам космического питания.

4.            Оценить физиолого-биохимические свойства новых
специализированных продуктов в эксперименте.

5.     Разработать нормативно-техническую документацию на новые
специализированные продукты, осуществить выпуск их опытных партии.

Научная новизна

Впервые, с учетом требований, предъявляемым к продуктам питания космонавтов, на основе сухих овощей, фруктов, кобыльего молока разработаны три новых специализированных продукта питания с направленными медико-биологическими свойствами, повышающие адаптационные возможности организма к действию некоторых неблагоприятных факторов внешней среды, в том числе и космического полета.

Установлена возможность в экспериментальных условиях существенного нивелирования отрицательных эффектов гипокинезии и рентгеновского облучения на процессы перекисного окисления липидов, антиоксидантный статус, иммунологическую реактивность, осмотическую резистентность эритроцитов, нарушение микроциркуляции и дистрофические изменения в органах и тканях.

Практическая значимость диссертации

Новые специализированные продукты питания с направленными медико-биологическими свойствами могут быть использованы с целью повышения адаптационных возможностей организма при воздействии неблагоприятных


факторов космического полета, а также в качестве высокоэффективных адаптогенов для лиц, пребывающих в экстремальных условиях внешней среды.

Использование специализированных продуктов позволит повысить устойчивость организма во время полета и сократить период восстановления адаптационных и реадаптационных систем организма.

Предлагаемые специализированные продукты могут быть использованы как средства адаптации для лиц, пребывающих в экстремальных условиях внешней среды (высокогорье, жаркий климат, повышенная и пониженная двигательная активность, токсические отравления организма чужеродными соединениями, в том числе радионуклидами).

На продукты разработаны стандарты организации: СТ ТОО 40261271-09­2006 «Смеси профилактического назначения на основе фруктовых, ягодных и овощных порошков».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. При оптимальном сочетании сухих порошков овощей и фруктов (свекла,
морковь, тыква, баклажаны, яблоки), кобыльего молока и витаминно-
минерального премикса (витамины - антиоксиданты, железо, цинк, селен,
медь, кальций) можно создать специализированные продукты с
полипотентными медико-биологическими свойствами, предназначенные для
использования в экстремальных условиях внешней среды.

2. В зависимости от соотношения ингредиентов можно усилить
антиоксидантные,                    детоксицирующие,                   антианемические и
иммунокорригирующие свойства специализированного продукта питания.

3. В экспериментальных условиях, моделирующих такие факторы космического полета, как гипокинезия и рентгеновское облучение, установлена возможность эффективной коррекции антиоксидантого и иммунного статусов, а также гемопоэза животных с помощью специализированных продуктов с направленными медико-биологическими свойствами.

4.       Полифункциональное действие специализированных продуктов
обосновывают возможность их применения в качестве эффективных
профилактических средств при воздействии на организм неблагоприятных
факторов внешней среды, в том числе и космического полета.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных и республиканских конференциях: Международной научной конференции «Суверенный Казахстан: 15-летний путь развития космической деятельности», посвященной 70-летию академика У. М. Султангазина (г. Алматы, 2006 г); 1-ой Всероссийской конференции «Центры оздоровительного питания -региональная политика здорового питания населения» (г. Новосибирск, 2006 г); III-ей международной научно-практической конференции «Вопросы профилактической медицины» (г. Астана, 2007 г); заседании апробационного совета по специальности «Гигиена» ЗАО «Казахская академия питания» (г. Алматы, 2007 г); научно-практическом конгрессе III-его Всероссийского форума «Здоровье нации - основа процветания России», (г. Москва. 2007 г.)


Связь диссертации с планами НИР.

Диссертация является фрагментом государственного заказа по реализации Государственной программы «Развитие космической деятельности в Республике Казахстан на 2005-2007 годы», утвержденной Указом Президента Республики Казахстан от 25 января 2005 года № 1513 «О развитии космической деятельности в Республике Казахстан на 2005-2007 годы», а также плана мероприятий по теме: «Разработать и организовать доставку на борт МКС специализированных продуктов и биологически активных добавок, повышающих адаптационные возможности космонавтов». Заказчиком выполняемых работ является - Республиканское государственное предприятие «Центр астрофизических исследований» Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Публикации результатов исследования

Основные положения диссертации отражены в 9 печатных работах, в числе которых 4 статьи в журналах, включенных в список Комитета по надзору и аттестации в сфере образования и науки РК, 5 публикаций в материалах, сборниках тезисов докладов на международных и республиканских съездах, конференциях, разработана нормативная документация на специализированные продукты питания.

Личный вклад автора

Планирование, выполнение конкретных заданий, организация и проведение экспериментальных исследований, анализ и научная интерпретация полученных результатов выполнены лично соискателем.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из следующих разделов: введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, списка использованных источников, приложения. Работа изложена на 105 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 36 рисунками и 24 таблицами.

1  Обзор литературы

1.1 Влияние неблагоприятных факторов космического полета на живой

организм

В разделе дается характеристика экстремальных факторов космического полета и их влияние на живой организм на структурном и органном уровнях. Особое внимание уделено вопросам влияния гамма, космического и радиационного облучения на структурно-функциональную целостность биологических мембран, а также на физиологические функции живых организмов в экстремальных условиях космического полета [Зайко Н. Н. и соавт., 1996].

Дается характеристика морфологических изменений органов и тканей, состояние иммунной, антиоксидантной систем, а также изменениям обменных процессов в экспериментальных и натурных условиях на фоне влияния


неблагоприятных факторов внешней среды [Агуреев А.Н. и соавт., 1994; Баранов В.М. и соавт., 2000].

Наряду с облучением обсуждается влияние гипокинезии одного из ведущих факторов космического полета на состояние белкового, углеводного, липидного, микроэлементного обменов. Показана роль структурно-функциональных изменений в сердечной и скелетной мышцах на фоне невесомости и пониженной двигательной активности [Гуровский Н.Н., 1974].

1.2 Роль алиментарного фактора в повышении адаптационной

возможности космонавтов

Излагаются сведения касающиеся роли алиментарных факторов в снижении неблагоприятного воздействия невесомости, гипокинезии, гамма облучения и других факторов космического полета. Приводятся сведения по коррекции рациона питания космонавтов в зависимости от этапов полета, выполняемых нагрузок, а также внекорабельной деятельности. Особое внимание уделено как общей сбалансированности рационов питания космонавтов, так и роли отдельных алиментарных факторов в повышении адаптационных возможностей космонавтов [Добровольский В.Ф., 2003].

Обосновываются роль отдельных пищевых ингредиентов, а также возможность коррекции базового рациона за счет специализированных продуктов питания и биологически активных добавок [Агуреев А.Н. и соавт.,

2004].

2 Материалы и методы исследований

В соответствии с поставленными задачами, с учетом требований, предъявляемых к продуктам питания космонавтов, проведен подбор сырья и материалов для конструирования специализированных продуктов, разработаны рецептуры на новые специализированные продукты с полифункциональными свойствами.

Экспериментальные исследования выполнены на 100 крысах-самцах линии Wistar, весом 170-250г. Все животные получали базовый полусинтетический рацион питания, разработанный в Казахской академии питания, который включал следующие ингредиенты (%): пшеничные отруби -36,6; пшеничная мука первого сорта - 25,0; крахмал - 12,1; казеин - 11,5; лярд - 6,4; сахароза - 3,0; линетол - 2,0; солевая смесь - 3,2; витаминная смесь - 0,2.

Животные на фоне острого рентгеновского облучения или воздействия гипокинезии получали специализированные продукты с направленными медико-биологическими свойствами (радиопротекторный, детоксицирующий и иммуномодулирующий специализированные продукты).

Гипокинезия создавалась путем помещения животных в специальные клетки-пеналы сроком на 40 суток. В течение всего эксперимента проводились наблюдения за общим состоянием животных (двигательная активность, поедаемость корма, состояние шерстного покрова) и динамикой массы тела.


Для моделирования лучевого поражения проводили общее однократное облучение животных в дозе 6 Грей (Гр) на рентгеновской установке «РУМ - 17» при следующих условиях: напряжение 200 кВ, сила тока 15 мА, фильтры -алюминий 1,0 мм и медь 0,5 мм, кожно-фокусное расстояние 30 см. Мощность дозы 1,65 Гр в минуту.

Воду экспериментальные животные получали ad libidum. В работе использовались физико-химические, микробиологические, технологические, биохимические, иммунологические и гистологические методы исследования.

Для исследования были взяты: кровь, сердце, почки, мозг и печень экспериментальных животных.

Микросомальную фракцию получали путем ультрацентрифугирования супернатанта при 105 000g в течение 60 минут.

Проницаемость эритроцитарных мембран (ПЭМ) определяли по методу Покровского А. А., Абраровой А. А. [1964].

Интенсивность перекисного гемолиза эритроцитов (ПГЭ) исследовали по методу Покровского А. А., Абраровой А. А. [1964] в модификации Мирошина Т.Н. и соавт. [2002].

Активность каталазы определяли по методу Ohkawa Н.О. et.al. [1979]. Об интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) в микросомальной фракции исследуемых органов судили по содержанию ТБК-активных продуктов. Концентрацию малонового диальдегида (МДА) определяли по интенсивности развивающейся окраски в результате взаимодействия с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) по методу Ohkawa Н.О. et.al. [1979], Владимирову Ю.А. и соавт. [1972].

Общий белок, гемоглобин, гематокрит и форменные элементы крови определяли с помощью тест-наборов фирмы «Boechringer - Engelchaim manchaim» (Германия).

Суммарный уровень биофлавиноидов определяли на базе Республиканской базовой лаборатории по экспертизе и стандартизации лекарственных средств Министерства здравоохранения РК.

Функционально-метаболическую активность нейтрофильных лейкоцитов периферической крови оценивали в стандартной реакции восстановления нитросинего тетразолия (НСТ-тест), отражающей уровень кислород-зависимого метаболизма фагоцитов, который тесно коррелирует с переваривающей способностью фагоцитирующих клеток. Постановка методики осуществлялась по модифицированной методике Park B.H. еt al. [1970], Войткевич К.А. [1977]. Учет результатов реакции осуществлялся морфологическим методом путем микрокопирования мазков с подсчетом процентов, так называемых «формазан-положительных» фагоцитов (функционально наиболее активных).

Параллельно со спонтанным тестом выполнялись индуцированные варианты. В качестве неспецифического бактериального стимулятора -липополисахарида использовался пирогенал в конечной дозировке 5,0 МПД/мл, а также агрегированный нагреванием сыворочный иммуноглобулин класса G


человека (для рецепции иммуноглобулиновых рецепторов фагоцитов - FcRy) в конечной концентрации 50 мкг/мл по белку.

Эффект стимуляторов оценивался с помощью индексов стимуляции (ИС), представляющих отношение относительных показателей индуцированного варианта реакции к спонтанному. Таким образом, значения ИС выше 1,0 свидетельствовали о стимулирующем действии, а ниже - наоборот, об ингибирующем.

Определение витамина А в сыворотке крови проводили с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии Craft N.E., Yamini S. еt. al. [1999] на аппарате HPLC «Waters 2487».

Определение физико-химических показателей сырья и готовой продукции проводили по методам Скурихина И.М. [1998, 1987, 1984].

Гистологические исследования проводили по общепринятым методикам Пирс Э., [1962], Лили Р., [1969].

Полученные результаты были обработаны с помощью методов вариационной статистики по Лакину Г.Ф. [1973] и Кокунину В.А. [1975].

3 Основная часть

3.1 Медико-биологические принципы конструирования специализированных продуктов, повышающих адаптационные возможности организма в условиях космических полетов.

Разработка продуктов специального назначения основывалась на конкретных механизмах, лежащих в основе отрицательного воздействия на организм основных негативных факторов космического полета, к которым относятся: нарушения обменных процессов (жирового, белкового, углеводного и минерального обменов), усиление процессов ПОЛ и снижение активности антиокислительных систем, приводящие к нарушению структурно-функциональной целостности клеточных мембран исследуемых органов, а также системы кроветворения и иммунитета.

В качестве универсальных продуктов полифункционального назначения наиболее приемлемыми являются продукты на плодоовощной и пищеконцентратной основах. Комплексное использование таких продуктов на фоне базового рациона позволит обеспечить повышение устойчивости организма к отрицательному действию наиболее важных отрицательных факторов космического полета.

Основными целевыми алиментарными факторами, с учетом выявленных нарушений, в условиях космического полета должны быть антиоксиданты (водорастворимые формы в-каротина и а-токоферола, аскорбиновая кислота, фолаты, фитаты, танины, кварцетины, биофлавоноиды, а также селен).

Что касается иммуномодуляторов, то следует использовать высокоактивные штаммы молочнокислых бактерий, антиоксиданты, пептиды, полученные в результате ферментации молока, специальные аминокислоты, пектин плодов и овощей.


Детоксицирующие свойства продуктов могут быть усилены путем повышения в продукте уровня пектина и пищевых волокон.

В качестве средств, стимулирующих гемопоэз и лейкопоэз, целесообразно применять промоторы биодоступности железа (белки, витамин С, органические кислоты), лактат железа, соли цинка, меди, фолиевую кислоту, природные фолаты растительного происхождения.

Основным принципом конструирования специализированных продуктов явилась их сбалансированность по основным пищевым веществам и энергии, позволяющая эффективно восполнять потери организма не только в белке, жире и углеводах, но и в витаминах, микроэлементах и других важных факторах питания, необходимых для повышения адаптационных возможностей организма к неблагоприятным условиям космического полета.

Второй принцип - целевая направленность в выборе сырья и пищевых ингредиентов, в частности антиоксидантная, иммуномодулирующая, детоксицирующая, радиопротекторная и антианемическая.

Важным принципом явилось сохранение свойств сырья в процессе технологической обработки, а также удобство в применении специализированных продуктов на борту космических комплексов.

Не менее важным подходом или принципом при конструировании специализированных продуктов была также технологичность и длительность сроков хранения готового продукта

Базируясь на данных по химическому составу растительного и животного сырья, было отобрано местное традиционное плодовое, овощное и молочное сырье с высоким уровнем витаминов антиоксидантов, биофлаваноидов, фенольных соединений, низкомолекулярных белков, ПНЖК, а также макроэлементов и микроэлементов.

Разработаны  рецептуры  на  новые  специализированные  продукты с
направленными медико-биологическими свойствами (таблица 1).
Таблица 1 - Рецептура на специализированные продукты из расчета в г на 100 г
продукта________________________________________________________________

Наименование сухого сырья

Радиопротектор­ный продукт «Таң сәулесі»

Детоксицирующий продукт «Мөлдір»

Иммуномодули-рующий продукт «Кэусар»

Свекла

20

25

20

Морковь

20

25

30

Перец

20

-

-

Тыква

20

20

10

Яблоки

-

20

10

Сухое кобылье молоко

10

-

20

Сахар                           8                         8 7

Витаминно-

минеральный

премикс

2

2

3


Кроме плодоовощных порошков, в состав смесей был включен витаминно-минеральный премикс, содержащий витамины А, Е, С, фолиевую кислоту, селен, цинк, железо, кальций, магний.


Химический  состав   специализированных  продуктов  представлен в таблице 2.

Наряду с вышеуказанными ингредиентами, в продуктах был оценен уровень биофлавоноидов. Так, их суммарное содержание в детоксицирующем специализированном продукте «Мөлдір» составило 1,52%, а в радиопротекторном «Таң сәулесі» - 1,31%, в иммунномодулирующем «Кәусар»

- 1,45 %.


Таким образом, представленные данные свидетельствуют о высокой пищевой и биологической ценности новых специализированных продуктов с направленными медико-биологическими свойствами и дают основание к экспериментальной и клинической оценке их физиолого-биохимических свойств в условиях, приближенных к таковым космического полета.

3.2 Влияние специализированных продуктов питания на показатели антиоксидантного статуса экспериментальных животных в условиях гипокинезии

Результаты проведенных исследований показали, что гипокинетический стресс приводит к увеличению содержания ТБК-активных продуктов во всех исследованных органах и тканях экспериментальных животных. Наиболее существенное накопление перекисных продуктов по сравнению с контролем наблюдалось в микросомальных фракциях почек, сердца и мозга (246, 223 и 195% от нормы соответственно), а в гепатоцитах их содержание было увеличено в значительно меньшей степени (116 %). При индукции ПОЛ системой Fe2++аскорбат в течение 60 мин также наблюдалось нарастание уровня перекисных продуктов в микросомах мозга, сердца, печени и почек крыс, подвергнутых воздействию иммобилизационного стресса, по сравнению с микросомами контрольных животных. Следует отметить, что при индукции ПОЛ в микросомах мозга резко увеличивался прирост перекисных продуктов в сопоставлении с остальными исследованными органами.

Добавление в рацион животных специализированных продуктов «Таң сәулесі» с радиопротекторными свойствами, «Кэусар» - с иммуномодулирующим действием приводило к достоверному снижению повреждающего эффекта гипокинезии.

Сравнение накопления ТБК-активных продуктов в микросомах мозга крыс контрольной и опытных групп в течение 60-минутной индукции показало, что в каждом интервале времени прирост содержания МДА в микросомах опытных групп был выше, чем в контрольной группе. При этом введение в рацион специализированных продуктов практически в одинаковой степени снижало содержание перекисных продуктов по сравнению с микросомами мозга крыс, подвергнутых гипокинезии.

Специализированный продукт «Кэусар» с иммуномодулирующим действием практически полностью подавлял образование перекисных продуктов в микросомах почек и печени, тогда как в микросомах мозга при индукции ПОЛ в течение 60 мин содержание ТБК-активных продуктов на 35% уменьшилось по сравнению с микросомами крыс, подвергнутых длительному гипокинетическому стрессу.

Радиопротекторный специализированный продукт «Таң сэулесі» на фоне гипокинетического воздействия также проявлял протекторные свойства, но в меньшей степени и к 60 минуте индукции содержание МДА в микросомах печени и почек было ниже на 22% и 33% по сравнению с соответствующими показателями экспериментальных животных, не получавших продукт.


Результаты проведенных исследований показали, что мозг в значительной степени подвергается повреждающему действию гипокинетического стресса по сравнению с остальными исследуемыми органами. Содержание перекисных продуктов при индукции ПОЛ в микросомах мозга и печени было выше, чем в микросомах сердца и почек. Вероятно, последнее связано с различным составом мембранных липидов и их структурной организацией в этих органах.

При действии иммобилизационного стресса в микросомах сердца резко увеличилась активность каталазы, повышение активности фермента наблюдалось также и в микросомах мозга и почек, тогда как в гепатоцитах отмечалось снижение активности ферментов по сравнению с контрольной группой. Уменьшение активности данного фермента в гепатоцитах коррелировало с содержанием продуктов ПОЛ на фоне гипокинетического стресса (рис 1).

Потребление крысами радиопротекторного продукта «Таң сэулесі» на фоне гипокинезии вызвало увеличение активности каталазы в микросомах мозга и почек. Тогда как в сердечной мышце активность данного фермента не

50 -r

40 4

Рисунок 1 - Влияние гипокинезии и специализированных продуктов на активность каталазы в микросомах исследуемых органах экспериментальных животных.

изменилась, а в гепатоцитах - хотя и была ниже контрольных значений, тем не менее, превышала таковую в микросомах печени крыс, подвергнутых иммобилизационному стрессу.

Специализированный продукт «Кэусар» с иммуномодулирующим действием способствовал повышению активности каталазы в микросомах


мозга, резко увеличивал в микросомах сердца и почек, но не оказывал достоверного влияния на соответствующие показатели в гепатоцитах.

Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что на активность каталазы в микросомах почек оказывал положительное влияние как специализированный продукт с радиопротекторным, так и иммуномодулирующим действием, тогда как на мозг - радиопротекторный продукт «Таң сәулесі», а на сердечную мышцу - специализированный продукт «Кэусар» с иммуномодулирующим действием.

Стресс вызывал усиление гемолиза эритроцитов при всех исследованных концентрациях NaCl. Введение в рацион специализированных продуктов резко снижало гемолиз, что хорошо прослеживалось при его определении в гипотонических растворах хлористого натрия. Наибольшим протекторным эффектом обладал специализированный продукт «Таң сәулесі» с радиопротекторным действием (Рисунок 2).

На фоне гипокинезии иммуномодулирующий продукт «Кэусар» обладал более выраженным протективным эффектом, по сравнению с детоксицирующим продуктом «Мөлдір».

0 4


60 -50 -

Рисунок 2 - Изменение осмотической резистентности эритроцитов крыс контрольной и опытных групп

Определение проницаемости мембран эритроцитов при повышении в среде концентрации мочевины свидетельствовало об увеличении проницаемости мембран крыс, подвергнутых гипокинетическому стрессу в сравнении с контролем. Добавление в рацион специализированных продуктов с радиопротекторным     и     иммуномодулирующим     действием повышала


резистентность эритроцитарных мембран, в результате чего снижался выход гемоглобина из эритроцитов. Специализированный иммуномодулирующий продукт «Кэусар» проявлял более выраженный протекторный эффект по сравнению с детоксицирующим продуктом «Мөлдір». Необходимо отметить, что положительное действие оказывало включение в рацион специализированных продуктов, что наглядно проявлялось при соотношениях растворов мочевины и NaCl от 50/50 до 60/40.

Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют заключить, что потребление крысами специализированных продуктов способствует повышению антиоксидантного статуса и защитных механизмов организма на фоне гипокинетического стресса.

Подтверждением                  высокого                 антиоксидантного эффекта

специализированных продуктов явились также данные по оценке уровня витамина А в сыворотке крови крыс.

Как видим, содержание витамина А в сыворотке крови крыс в контрольной группе на фоне гипокинезии снизилось на 26% по отношению к группе с нормальной двигательной активностью. В группе животных, получавших радиопротекторный продукт, уровень данного витамина увеличился на 14%, на фоне детоксицирующего продукта - на 47,6%, а в случае назначения иммуномодулирующего продукта - на 52% по отношению к группе крыс, не получавших целенаправленную алиментарную поддержку на фоне гипокинезии.

Полученные данные указывают на протекторный эффект специализированных продуктов по отношению к статусу витамина А, что свидетельствует о повышении антиоксидантных возможностей организма и его устойчивости к действию иммобилизационного стресса.

Морфологические исследования позволили выявить существенные морфоструктурные изменения в печени, почках и сердце на фоне гипокинезии.

Убедительным подтверждением того, что гипокинезия приводит к морфофункциональным нарушениям кровеносных капилляров, миокарда явилось изменение структуры эндотелиоцитов.

Потребление животными специализированных продуктов с направленными медико-биологическими свойствами способствовало снижению нарушений кровообращения и дистрофических процессов в исследуемых органах.

Гистологические исследования тканей крыс (сердце, печень, почки), получавших специализированные продукты, в частности детоксицирующий и радиопротекторный на фоне гипокинезии, не выявили особых изменений в микроструктуре вышеуказанных органов.

При макроскопическом исследовании печени, сердца, почек наблюдалось частичное изменение органов у животных, получавших на фоне гипокинезии радиопротекторный продукт «Таң сэулесі».

Таким образом, данные гистологических исследований свидетельствуют о защитном действии специализированных продуктов с радиопротекторным и


детоксицирующим действием на возникающие в процессе гипокинезии структурно-функциональные нарушения целостности органов и тканей крыс.

Протекторный эффект данных комплексных пищевых факторов, вероятно, связан с их положительным влиянием на трофику тканей, нормализацию обменных процессов, на энергетический и пластический обмены в условиях гипокинетического стресса.

3.3 Влияние специализированных продуктов на устойчивость животных к действию рентгеновского облучения

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что рентгеновское облучение приводило к увеличению содержания ТБК-активных продуктов во всех исследованных тканях крыс. При индукции перекисного окисления липидов (ПОЛ) системой Fe +аскорбат также наблюдалось повышение уровня перекисных продуктов в микросомах всех исследованных органов облученных крыс по сравнению с микросомами контрольных животных. У крыс, получавших в течение 30 дней специализированные продукты с направленными медико-биологическими свойствами, отмечалось снижение процессов ПОЛ в микросомальной фракции сердечной, печеночной, почечной и мозговой тканей.

Оценка влияния рентгеновского облучения на фоне приема животными специализирорванных продуктов показала, что по мере индукции ПОЛ уровень перекисных продуктов в микросомальной фракции мозга был выше контрольных значений. Результаты проведенных исследований позволили заключить, что специализированные продукты по своим протекторным свойствам могут быть расположены в следующей последовательности: «Таң сэулесі» - радиопротекторный, «Мөлдір» - детоксицирующий и «Кэусар» -иммунномодулирующий. Необходимо также отметить небольшое отличие в защитных свойствах продутов с детоксицирующим и иммунномодулирующим действием.

Как показали результаты проведенных исследований, рентгеновское облучение приводило к значительному приросту ТБК-активных продуктов в микросомах сердца, почек и печени относительно контроля.

Все испытанные специализированные продукты снижали содержание перекисных продуктов в мембранах исследуемых органов по сравнению с контрольными значениями. В наибольшей мере положительное влияние оказывал продукт «Кэусар» с иммунномодулирующими свойствами в сопоставлении с радиопротекторным «Таң сэулесі» и детоксицирующим «Кэусар» подуктами.

Специализированные продукты питания снижали повреждающий эффект облучения. Так, защитное действие «Таң сэулесі» проявлялось в большей степени по сравнению с остальными продуктами. Следует отметить, что прирост ТБК-активных продуктов при потреблении крысами иммуномодулирующего продукта был выше контрольных величин, тогда как на фоне детоксицирующего продукта уровень перекисных продуктов снижался до контрольных значений.


Можно полагать, что отличия в выраженности активирования процессов пероксидации липидов в микросомах исследованных органов могут быть связаны с различием структурно-функциональных свойств мембран исследуемых тканей.

Таким образом, анализ результатов экспериментальных исследований показал, что используемые специализированные продукты питания защищают клеточные мембраны всех исследованных органов от перекисного окисления липидов и снижают эффект негативного воздействия на организм рентгеновского облучения.

Показано, что активность каталазы в микросомах исследуемых тканей крыс после рентгеновского облучения снижалась ниже контрольного уровня. Потребление животными специализированных продуктов на фоне рентгеновского облучения способствовало повышению активности каталазы в микросомальных фракциях исследуемых органов. При этом следует отметить, что наблюдалась обратная связь между активностью каталазы и накоплением перекисных продуктов в исследуемых тканях, т. е. чем была выше активность каталазы, тем ниже было содержание ТБК-активных продуктов в исследуемых органах.

Рентгеновское облучение приводило к повышению гемолиза эритроцитов, тогда как предварительное введение в корм специализированных продуктов снижало их осмотический гемолиз при всех концентрациях NaCl (Рисунок 3).

С увеличением уровня мочевины и уменьшением концентрации NaCl повышалась проницаемость мембран эритроцитов у животных как контрольных, так и опытных групп. При этом уровень гемолиза эритроцитов у крыс, подвергшихся облучению, был значительно выше при всех исследованных концентрациях мочевины, а при облучении на фоне потребления животными специализированных продуктов наблюдалось снижение проницаемости мембран и уменьшение выхода гемоглобина из эритроцитов.

Потребление животными специализированных продуктов приводило к снижению гемолиза эритроцитов по сравнению с эритроцитами животных, не получавших специализированные продукты питания.

Таким образом, результаты проведенных исследований позволили сделать заключение о том, что потребление крысами специализированных продуктов привело к повышению антиоксидантных возможностей организма не зависимо от вида питания. Тем не менее, наиболее выраженным антиоксидантным действием обладал специализированный продукт «Таң сэулесі» с радиопротекторным действием, который способствовал не только достоверному снижению уровня промежуточных и конечных продуктов ПОЛ в тканях крыс, но и привел к повышению резистентности организма и защите его от повреждающего действия рентгеновского облучения.

По данным оценки функционально-метаболической активности фагоцитов, в частности нейтрофильных лейкоцитов периферической крови, у облученных животных достоверно снижались резервные возможности внутриклеточных бактерицидных   систем,   о  чем   свидетельствовало   уменьшение значений


индексов стимуляции в индуцированных вариантах реакции. Однако в случае приема специализированных продуктов питания даже на фоне облучения отмечалось достоверное повышение кислородозависимого потенциала фагоцитов при их дополнительной стимуляции пирогеналом.

60

^9


га т s Ц

о

ш

га х

S

з-

S

Ц

Я)

ш


40

20


0


К 1 2 3 4      К 1 2 3 4      К 1 2 3 4
I                                   II III


К 1 2 3 4   К 1 2 3 4

IV V


По оси абсцисс: эритроциты контрольных, 1 - группа, 2-4 опытные группы. I-V - гемолиз в 0,35, 0,4, 0,45, 0,5 и 0,9г/100 мл раствора NaCl соответственно.

Рисунок 3 - Изменение осмотической резистентности эритроцитов крыс контрольной и опытных групп на фоне рентгеновского облучения.

Особенно когда использовался радиопротекторный продукт. В данном случае средние значения индексов стимуляции составили 1,68 при норме — 1,41 и соответствующего показателя в контрольной группе — 1,34, т.е. разница с облученными животными, не получавшими продукт, составила 25,4%.

При этом наибольший эффект регистрировался при стимуляции фагоцитов агрегированных иммуноглобулином класса G, т.е. при рецепции иммуноглобулиновых рецепторов фагоцитарных клеток. Например, в группе крыс, принимавших иммуномодулирующий продукт, индекс стимуляции составил 1,95 у получавших «Таң сәулесі» (радиопротекторный продукт) — 1,93 и «Кэусар» (детоксицирующий) — 1,58, при значениях в контрольной группе без продукта — 1,3. Как видим, в соответствующих опытных группах показатели резерва фагоцитарной системы превышали контрольный уровень на 50,0%, 48,5% и 21,5% соответственно.

Аналогичные данные были получены при оценке функциональной активности фагоцитов в спонтанной и стимулированной реакциях фагоцитоза частиц латекса, характеризующую поглотительную способность нейтрофильных лейкоцитов.


Рентгеновское облучение способствовало снижению в крови крыс уровня эритроцитов, гемоглобина, гематокрита, а также количества тромбоцитов и лимфоцитов.

Потребление крысами специализированных продуктов приводило к увеличению в крови количественных показателей эритроцитов, гемоглобина и гематокрита, а также тромбоцитов и лимфоцитов.

Наиболее выраженный антианемический эффект был отмечен на фоне приема продукта «Мөлдір» (детоксицирующий) и «Кэусар» (иммуномодулирующий).

Содержание витамина А в сыворотке крови крыс после рентгеновского облучения снизилось на 20,9% по отношению к контролю. В группе животных, получавших радиопротекторный продукт, уровень данного витамина увеличился на 24%, детоксицирующий - на 39,1% и иммуномодулирующий - на 42% в сопоставлении с крысами, не принимавшими соответствующее специализированное питание, но подвергнутыми рентгеновскому облучению.

В результате морфологического исследования у животных на фоне рентгеновского облучения в дозе 6 грей наблюдались изменения в виде нарушений кровообращения, полнокровия, плазморрагии и частичных дистрофических изменений, особенно характерных для печени.

На фоне приема радиопротекторного продукта в цитоплазме клеток исследуемых органов деструктивных изменений не обнаружено. Общее состояние было хорошее, однако отмечался выраженный межмышечный отёк в области сердца.

В печени видны были небольшие деструктивные изменения, структура органа была не изменена, гепатоциты находились в состоянии гидролитической дистрофии с микрофокусом некроза.

При приеме радиопротекторного, детоксицирующего и иммуномодулирующего специализированных продуктов при однократном тотальном рентгеновском облучении в морфологических исследованиях были выявлены незначительные изменения в исследуемых тканях крыс.

Таким образом, на фоне однократного тотального рентгеновского облучения отмечалось нарушение кровообращения в виде полнокровия, плазморрагии с последующей дистрофией. При месячном потреблении животными специализированных продуктов с направленными медико-биологическими свойствами отмечалось снижение нарушений кровообращения и дистрофических процессов в исследуемых органах на фоне рентгеновского облучения, что указывает на положительное влияние специализированных продуктов на обменные процессы в организме и повышение устойчивости животных к действию рентгеновского облучения.

Заключение

Итак, анализ полученных экспериментальных результатов свидетельствует о благоприятном эффекте специализированных продуктов по отношению к негативному действию радиации и гипокинезии на организм


подопытных крыс и дает основание к проведению профилактических мероприятий с помощью данных специализированных продуктов питания с направленными физиолого-биохимическими свойствами.

На основании результатов проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Основываясь на данных по химическому составу, пищевой и биологической ценности растительного и животного сырья, разработаны рецептуры и технологии на три новых специализированных продукта питания на основе сухих порошков плодов и ягод с добавлением сухого кобыльего молока, а также комплекса витаминов А, Е, С, фолиевой кислоты, железа, цинка, магния и селена. Данные продукты в зависимости от соотношение ингредиентов в большей степени проявляли антиоксидантные, антитоксические и иммунокорригирующие свойства.

2.  Химического состав пищевая и биологическая ценность разработанных
специализированных продуктов позволяет обеспечить их направленные
радиопротекторные, детоксицирующие и иммуномодулирующие свойства.

3.       На модели гипокинетического стресса установлено, что
конструированные специализированные продукты с направленными медико-
биологическими свойствами оказывают положительное влияние на
антиоксидантный, иммунный и А-витаминный статусы, а также показатели
гемопоэза экспериментальных животных.

4.   В условиях однократного сублетального тотального рентгеновского
облучения установлено, что прием специализированных продуктов с
направленными медико-биологическими свойствами оказывают протективный
эффект на антиоксидантный и иммунный статусы, а также показатели
гемопоэза.

5. Морфологическая оценка тканей экспериментальных животных, получавших специализированные продукты на фоне гипокинезии и рентгеновского облучения, позволила выявить снижение индуцируемых нарушений кровообращения и дистрофических процессов в исследуемых органах и тканях крыс.

6. На специализированные продукты - смеси профилактического назначения разработаны стандарты организации, позволяющие организовать промышленный выпуск продуктов на предприятиях консервной и пищеконцентратной отраслей промышленности.

Практические предложения и рекомендации

1. Разработанные специализированные продукты могут быть использованы в пред-, во время полета и послеполетный периоды как средства, повышающие адаптационные и реадаптационные возможности организма.

2. Предлагаемые специализированные продукты следует рекомендовать в качестве эффективных адаптогенов при действии на организм неблагоприятных факторов внешней среды (высокогорье, жаркий климат, повышенная и пониженная двигательная активность, токсические отравления чужеродными соединениями, в том числе радионуклидами).


СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Синявский Ю.А., Жантаев Ж.Ш., Сулейменова Ж.М., Ли М.В., Бочегурова А. М. Специализированные продукты и биологически активные добавки - один из эффективных способов повышения адаптационных возможностей организма в условиях длительных космических полетов. // Здоровье и болезнь, 2006г., №4

(53). - С.85.

2 Синявский Ю.А., Мурзахметова М.К, Утегалиева Р.С., Мирошина Т.Н., Молдакаримов С.Б., Долматова О.В., Сулейменова Ж.М., Ли М.В. Антиоксидантное и радиопротекторное действие специализированных продуктов при воздействии гамма-облучения на организм крыс. // Здоровье и болезнь, 2006г., №4 (53). - С.131.

3 Синявский Ю.А., Жантаев Ж.Ш., Ли М.В., Агуреев А.Н., Гурова Л.А. Перспективы разработки специализированных продуктов питания, повышающих адаптационные возможности космонавтов. В сб. «Международная научная конференция «Суверенный Казахстан: 15-летний путь развития космической деятельности», посвященная 70-летию академика У.М. Султангазина, г. Алматы, 4-6 октября, 2006, - С.286-288.

4 Агуреев А.Н., Синявский Ю.А., Гурова Л.А., Добровольский В.Ф., Сулейменова Ж. М., Ли М.В. Возможности использования специализированных продуктов и биологически активных добавок в повышении адаптационных возможностей организма при воздействии неблагоприятных факторов космического полета. В сб. «Международная научная конференция «Суверенный Казахстан: 15- летний путь развития космической деятельности», посвященная 70-летию академика У.М. Султангазина, г. Алматы, 4-6 октября,

2006, - С.291-293.

5 Синявский Ю.А., Цой И.Г., Сулейменова Ж.М., Агуреев А.Н., Ли М.В. Принципы конструирования специализированных продуктов, повышающих адаптационные возможности организма в условиях длительных космических полетов. В сб. «Международная научная конференция «Суверенный Казахстан: 15-летний путь развития космической деятельности», посвященная 70-летию академика У.М. Султангазина, г. Алматы, 4-6 октября, 2006, - С.301-303.

6 Синявский Ю.А., Цой И.Г., Добровольский В.Ф., Сулейменова Ж.М., Долматова О.В., Ли М.В. Специализированные продукты в профилактике токсических отравлений организма чужеродными соединениями. Тезисы и доклады. 1 Всероссийская конференция «Центры оздоровительного питания -региональная политика здорового питания населения, 19-20 сентября 2006г, г. Новосибирск, С. 277-278.

7 Ли М.В., Мурзахметова М.К., Синявский Ю.А., Сулейменова Ж.М. Влияние специализированных продуктов и гипокинезии на резистентность эритроцитов

крыс. // Здоровье и болезнь, 2007г., № 4 (60). - С.43-44.

8    Ли М.В., Синявский Ю.А., Сулейменова Ж.М. Медико-биологические принципы конструирования специализированных продуктов, повышающих адаптационные возможности космонавтов. // Здоровье и болезнь, 2007г., №4

(60). - С.45-49.


9 Синявский Ю.А., Агуреев А.Н., Гурова Л.А., Ли М.В., Сулейменова Ж.М., Динасилов И.А. Специализированные продукты как средство адаптации к условиям космического полета. В сб. Материалы научно-практических конгрессов III всероссийского форума «Здоровье нации - основа процветания России».- т. 2.- часть 1.- г. Москва, 2007. - С. 133-134.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ОК                -          орбитальный комплекс

МКС             -          международная космическая станция

АНОГ           -          антиортостатистическая гипокинезия

ПНЖК          -          полиненасыщенные жирные кислоты

ОС                -          орбитальная станция

ВКД              -          внекорабельная деятельность

ДНП             -          дополнительный набор продуктов

РП                 -          рацион питания

ПОЛ             -          перекисное окисление липидов

МО и Н РК -           Министерство образования и науки Республики Казахстан

ПЭМ             -          проницаемость эритоцитарных мембран

ПГЭ              -          перекисный гемолиз эритроцитов

ТБК              -          тиабарбитуровая кислота

МДА             -          малоновый диальдегид

НСТ-тест     -          нитросиний тетразолий тест

ТЗ                 -          техническое задание


2007
Автореферат
float(0.277231931686)