УДК 636.4:591.05:577.161

РОЛЬ ЭКЗОГЕННОГО α-ТОКОФЕРИЛХИНОНА В РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА α-ТОКОФЕРОЛА У СВИНЕЙ НА ФОНЕ РАЗНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ РАЦИОНОВ ВИТАМИНОМ Е

С.В. ГРИЩУК

В опытах на поросятах-помесях (ландрас х крупная белая) оценивали физиолого-биохимические особенности воздействия внутримышечных инъекций экзогенного α-токоферил-хинона при разной обеспеченности рационов витамином Е. Экзогенный α-токоферилхинонон замедлял всасывание α-токоферола и линолевой кислоты в тонком кишечнике, особенно на фоне повышенного содержания в рационе витамина Е. Обнаружена взаимосвязь между отношением количества связанного α-токоферилхинона к количеству свободного и содержанием олеиновой кислоты в печени.

Ключевые слова: α-токоферол, α-токоферилхинон, линолевая кислота, десатурация стеариновой кислоты, связывание стенкой тонкого кишечника.

 

Роль α-токоферилхинона в метаболизме до сих пор остается недостаточно изученной. Возможно, она несколько отличается от той, которую выполняет α-токоферол (1, 2). Установлено, что α-токоферилхинон действует как антиоксидант и при низких, и при высоких концентрациях, однако продолжительность этого эффекта намного короче, чем у a-токофе-рола (3). Различие in vivo между антиоксидантными свойствами этих веществ может быть связано с клеточным удержанием: α-токоферилхинон освобождается из клеток быстрее, чем α-токоферол (3-5).
Существует предположение, что α-токоферилхинон функционирует как антиоксидант только тогда, когда он образован in situ или введен через короткие временные интервалы. У животных, получающих достаточный по α-токоферолу рацион в сочетании с инъекцией α-токоферилхинона, быстро развивается дефицит витамина Е при выведении α-токоферилхинона из организма. Следовательно, он может быть использован как агент, вызывающий дефицит витамина Е у относительно здоровых животных. Слабое поглощение α-токоферилхинона клетками объясняет причину его отсутствия в тканях даже в случае быстрого превращения α-токоферола в α-токоферилхинон.
Целью настоящей работы было изучение физиолого-биохимических особенностей воздействия внутримышечных инъекций экзогенного α-то-коферилхинона на фоне разной обеспеченности рационов витамином Е.
Методика. Опыты проводили в условиях вивария Всероссийского НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных на двух группах раноотнятых (28 сут) поросят-помесей (ландрас x крупная белая). С момента отъема до убоя (50 сут) животные I и II групп получали комбикорм СК 3/СК 4 (Россия) с добавлением соответственно 33 и 270 мг d,l-a-токоферилацетата на 1 кг корма. Витаминно-минеральный премикс был стандартным (КС-3), без введения в него витамина Е и лекарственных средств.
Каждую группу разделили на три подгруппы (по 4 гол. в каждой). Поросятам 1-й подгруппы (контроль) раз в сутки в течение 1 нед до убоя внутримышечно вводили плацебо, животным 2-й и 3-й подгрупп — a-то-коферилхинон в дозе соответственно 300 и 600 мг/гол. Кровь и пробы тканей отбирали при убое. Кишечник извлекали, делили на 10 фрагментов (12-перстная, подвздошная и 8 равных отрезков тощей кишки). Для анализа использовали образцы из середины каждого фрагмента (с них удаляли жир и остатки брюшины, промывали физиологическим раствором).
Концентрацию a-токоферола и a-токоферилхинона в плазме крови определяли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе Милихром (ЗАО «Научприбор», Россия) (стальная колонка 120½2 мм, адсорбент силасорб 600, размер частиц 6,0 мкм, элюент — смесь гексан:серный эфир:метанол в соотношении 89:10:1) (6), содержание жирных кислот в образцах — методом, описанным М. Сушинским (7), концентрацию тиреоидных гормонов в плазме крови — с помощью наборов РИО-Т3-ПГ и РИО-Т4-ПГ (УП Хозрасчетное опытное производство ИБОХ АН Республики Беларусь) в соответствии с приложенными к наборам инструкциями.
Статистическую обработку проводили на основе общепринятых прин-ципов вариационной статистики (8) с использованием программного обеспечения Microsoft.
Результаты. Мы не обнаружили существенных различий в концентрации α-токоферола в плазме крови у животных всех подгрупп, за исключением поросят из II группы, получавших 600 мг α-токоферилхинона, у которых наблюдалось достоверное снижение этого показателя по сравнению с контролем (P < 0,05) (табл. 1).

1. Концентрация (мкг/мл) α-токоферола и свободного α-токоферилхинона  в плазме крови поросят-помесей (ландрас x крупная белая) в зависимости от обеспеченности рациона витамином Е и доз экзогенного α-токоферилхинона при внутримышечных инъекциях (виварий ВНИИФБиП сельскохозяйственных животных)  

Группа (подгруппа)

 α-Токоферол

Свободный α-токоферилхинон

I (1-я)

2,12±0,03

0,19±0,06

I (2-я)

2,01±0,17

0,41±0,06

I (3-я)

1,84±0,20

0,31±0,05

II (1-я)

6,85±0,28

0,52±0,20

II (2-я)

5,94±0,79

0,58±0,01

II (3-я)

5,16±0,36

0,69±0,04

П р и м е ч а н и е. Описание групп и подгрупп см. в разделе «Методика».

Рис. 1. Содержание a-токоферола в ткани стенки тонкого кишечника у поросят-помесей (ландрас x крупная белая) при введении в рацион витамина Е в дозе 33 и 270 мг/кг корма (соответственно А и Б) и внутримышечных инъекциях экзогенного a-токоферилхинона: 1, 4 — контроль; 2, 5 — 300 мг/гол.; 3, 6 — 600 мг/гол. (виварий ВНИИФБиП сельскохозяйственных животных).

Концентрация свободного α-токоферилхинона в плазме крови зависела от инъекций этого хинона, однако достоверных различий между вариантами опыта выявлено не было. Наиболее контрастные изменения концентрации свободного α-токоферилхинона происходили на фоне меньшей обеспеченности рациона витамином Е. Фон свободного α-токоферилхинона в плазме крови, скорее всего, формировался за счет совместного действия дозы витамина Е и инъекций α-токоферилхинона. С увеличением обеспеченности рациона витамином Е в плазме повышалась концентрация свободного α-токоферилхинона. При этом влияние инъекций экзогенного препарата снижалось. Такая зависимость могла возникнуть вследствие существования определенного предела накопления α-токоферилхинона в плазме крови поросят.
В стенке тонкого кишечника существенные изменения количества α-токоферола под влиянием инъекций α-токоферилхинона происходили только у животных из II группы (рис. 1).
Содержание линолевой кислоты в ткани стенки тонкого кишечника на фоне повышенной дозы витамина Е также резко возрастало (Р < 0,0001) (рис. 2). Внутримышечные инъекции α-токоферилхинона не оказывали вли-яния на этот показатель у поросят, получавших обычную дозу витамина Е. В то же время во II группе содержание линолевой кислоты уменьшалось пропорционально инъецируемой дозе α-токоферилхинона (Р < 0,05). Между количеством α-токоферола и линолевой кислоты в ткани стенки тонкого кишечника существовала линейная зависимость (r = 0,81).


Рис. 2. Содержание линолевой кислоты в ткани стенки тонкого кишечника у поросят-помесей (ландрас x крупная белая)при введении в рацион разных доз витамина Е и внутримышечных инъекциях экзогенного α-токоферилхинона. Описание групп см. в разделе «Методика» (виварий ВНИИФБиП сельскохозяйственных животных).

В печени инъекции экзогенного a-токоферилхинона заметно снижали долю α-токоферола у животных из обеих групп (табл. 2). Увеличение дозы витамина Е приводило к повышению доли свободного α-токоферилхинона (Р < 0,006). Содержание связанного a-токоферилхинона изменялось аналогичным образом, однако без достоверных различий. Инъекции увеличивали содержание свободного и связанного α-токоферилхинона в тканях печени, причем в большей степени у поросят с повышенной дозой витамина Е в рационе: достоверность различий по сравнению с контролем во 2-й и 3-й подгруппах — соответственно Р < 0,02 и Р < 0,01. Количество связанного α-токофе-рилхинона в печени оказалось подвержено значительным индивидуальным колебаниям, поэтому достоверные различия нами не обнаружены.

 

 

2. Содержание a-токоферола (мкг/г) в печени поросят-помесей (ландрас x крупная белая) в зависимости от обеспеченности рациона витамином Е и доз экзогенного α-токоферилхинона при внутримышечных инъекциях (виварий ВНИИФБиП сельскохозяйственных животных) 

Группа
(подгруппа)

α-Токоферол

Свободный
α-токоферилхинон

Связанный
α-токоферилхинон

I (1-я)

7,63±0,99

0,17±0,01

0,80±0,03

I (2-я)

4,59±0,13

0,19±0,09

1,30±0,40

I (3-я)

4,92±0,33

0,44±0,09

1,26±0,20

II (1-я)

15,19±0,59

0,68±0,09

6,95±2,91

II (2-я)

11,36±1,01

1,49±0,17

7,39±1,57

II (3-я)

10,75±0,57

1,36±0,11

10,64±1,45

П р и м е ч а н и е. Описание групп и подгрупп см. в разделе «Методика».

Количество свободного α-токоферилхинона в печени положительно коррелировало с содержанием в ней стеариновой кислоты (для I группы r = 0,41; для II группы r = 0,93) и отрицательно — с долей олеиновой кислоты (соответственно r = -0,78 и r = -0,88). В свою очередь, количество олеиновой кислоты отрицательно коррелировало с содержанием стеариновой кислоты (соответственно r = -0,75 и r = -0,86).
В этой связи роль α-токоферилхинона может состоять в воздействии на активность Δ9-десатуразы. Известно, что этот показатель подвержен влиянию состава рациона (9). Возможно, α-токоферилхинон способен тормозить активность десатуразы стеариновой кислоты. По данным литературы, окислительно-восстановительная пара α-токоферилхинон/α-токоферилгидрохинон участвует в биогидрогенизации линолевой кислоты анаэробной микрофлорой в рубце жвачных животных (10, 11). В печени крыс α-токоферилхинон синтезируется независимо от образования a-токоферил-хинона за счет окисления α-токоферола (1), что не исключает самостоятельной роли пары α-токоферилхинон/α-токоферилгидрохинон в обмене веществ. Сама Δ9-десатураза очень активна. В частности, в печени крыс при использовании натуральных субстратов десатурация стеариновой кислоты протекает с высокой (55,5 %) интенсивностью (12).
Если рассматривать обнаруженную нами взаимосвязь между отношением количества связанного α-токоферилхинона к количеству свободного и содержанием олеиновой кислоты в печени, то можно сделать предположение о влиянии пары α-токоферилхинон/α-токоферилгидрохинон на систему передачи электронов в десатуразной реакции. Скорее всего, в организме существует процесс восстановления олеиновой кислоты в стеариновую, в котором α-токоферилгидрохинон служит донором электронов (рис. 3).


Рис. 3. Схема регуляции насыщенности жирнокислотного состава тканей животных за счет окислительно-восстановительной пары α-токоферилхинон/α-токоферилгидрохинон.

Инъекции экзогенного α-токоферилхинона заметно не влияли на количество α-токоферола в щитовидной железе. Содержание α-токоферилхинона повышалось, но без статистически достоверных различий. Повышенные дозы витамина Е в рационе не влияли на концентрацию тиреоидных гормонов в плазме крови поросят. Вместе с тем существовала тенденция к снижению доли трийодтиронина в I группе и к повышению — во II группе. Внутримышечное введение экзогенного α-токоферилхинона не вызывало изменений количества тиреоидных гормонов ни в одной из групп.
Содержание α-токоферола в надпочечниках по абсолютным значениям было выше, чем в щитовидной железе, но мало зависело от дозы витамина Е в рационе. Количество a-токоферилхинона в надпочечниках возрастало во II группе по сравнению с I, однако обнаруженные различия оказались статистически недостоверными. Инъекции экзогенного α-токоферилхинона на фоне обычной дозы α-токоферилацетата в рационе поросят не вызывали заметных сдвигов в содержании α-токоферола и свободного α-токоферилхинона. При использовании супердозы витамина Е изучаемые показатели увеличивались.
Следует отметить, что в работах других авторов сообщалось об ухудшении связывания стенкой тонкого кишечника α-токоферола и его транспорта в печень при пероральном введении цыплятам α-токоферилхинона (6).
Таким образом, экзогенный α-токоферилхинон замедляет всасывание α-токоферола и линолевой кислоты в тонком кишечнике, особенно на фоне повышенного содержания витамина Е в рационе. Обнаружена  также взаимосвязь между отношением количества связанного α-токофе-рилхинона к количеству свободного и содержанием олеиновой кислоты в печени. Можно предположить, что экзогенный α-токоферилхинон, введенный поросятам внутримышечно, проявляет как антагонистические, так и синергические α-токоферолу свойства, причем в основном на фоне повышенной обеспеченности рациона витамином Е. Подобное взаимоотношение, скорее всего, следует рассматривать как регуляторное. По-видимому, инъекции экзогенного α-токоферилхинона усиливают транспорт a-токофе-рола от стенки тонкого кишечника.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.  g h e s  P.E.,  T o v e  S.B. Sinthesis of α-tocopherol quinone by the rat and its reduction by mitochondria. J. Biol. Chem., 1980, 255(15): 7095-7097.
2.  и щ у к  С.В. Метаболизм альфа-токоферола у поросят раннего возраста. Канд. дис. Боровск, 1995.
3. L i n d s e y  J.A.,  Z h a n g  H.,  K a s e k i  H. Fatty acid metabolism and cell proliferation. 7. Antioxidant effects of tocopherols and their quinones. Lipids, 1985, 20(3): 151-157.
4. M a c k e n z i e  J.B.,  R o s e n k r a n t s  H.,  U l i c k  S.,  M i l c h o r a d  A.T. The biological activity of α-tocopherylhydroquinone and α-tocopherylquinone. Biol. Chem., 1950, 183(2): 655-662.
5. G l o o r  U.,  W i s s  O. Resorption, retention und verteilung von phyllochinon, menachinon und α-tocopherolchinon in vergleich zum α-tocopherol bei ratte. Helv. Chim. Acta., 1966, 49(8): 2590-2594.
6. Д у д и н  В.И. Биохимия витамина Е и связанных с ним биологически активных веществ. М., 2004.
7. С у ш и н с к и й  М.М. Роль липопротеидов во всасывании и распределении витамина Е в организме поросят раннего отъема. Канд. дис. Боровск, 1997.
8. М е р к у р ь е в а  Е.К. Биометрия в животноводстве. М., 1964.
9. N e r v i  A.M.,  P e l u f f o  R.O.,  B r e n n e r  R.R.,  L e i k i n  A.I. Effect of ethanol administration on fatty acid desaturation. Lipids, 1980, 15(4): 263-268.
10. H u g h e s  P.E.,  T o v e  S.B. Identification of deoxy-α-tocopherylquinol as another endogenous electron donor for biohydrogenation. J. Biol. Chem., 1980, 255(24): 11802-11806.
11. H u g h e s  P.E.,  H u n t e r  W.I.,  T o v e  S.B. Biohydrogenation of unsaturated fatty acids. J. Biol. Chem., 1982, 257(7): 3643-3649.
12. P o l l a r d  M.R.,  G u n s t o n e  F.D.,  J a m e s  A.T.,  M o r r i s  L.J. Desaturation of positional and geometrical isomers of monoenoic fatty acids by microsomal preparations from rat liver. Lipids, 1980, 15(4): 306-314.

 

ROLE OF EXOGENOUS α-TOCOPHERYLQUINONE IN REGULATION OF α-TOCOPHEROL METABOLISM IN PIGS AGAINST THE BACKGROUND OF VARIOUS CONTENT OF VITAMIN E IN RATIONS

S.V. Grishchuk

In experiments on the piglets of Landrace х Large White breed the author estimated the physiological-biochemical features of influence of intramuscular injection of exogenous of α-toco-pherylquinone at various content of vitamin E in rations. The exogenous α-tocopherylquinone delays the absorption of α-tocopherol and linoleic acid in small intestine, against the background of heightened vitamin E content, especially. The correlation was revealed between the ratio of associated α-tocopherylquinon to free one and the amount of oleic acid in liver.

Keywords: α-tocoрherol, α-tocoрherylquinone, linoleic acid, stearic acid desaturation, binding with small intestine fragments.

ГНУ Всероссийский НИИ физиологии,
биохимии и питания сельскохозяйственных
животных Россельхозакадемии
,
249013 Калужская обл., г. Боровск,
e-mail: grischuks@mail.ru

Поступила в редакцию
22 июля 2008 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало