К вопросу о метаболизме липидов и валидности индексов липидного обмена при оценке и профилактике негативных последствий нормобарической гипоксии

Нарушения липидного обмена играют ключевую роль в инициировании, развитии и прогрессировании ряда социально-значимых заболеваний, включая ожирение, атеросклероз, ишемические болезни, сахарный диабет, дисфункции печени, метаболический синдром и его последствия. Острая нормобарическая гипоксия, как экзогенное состояние, возникающее при снижении парциального давления кислорода при нормальном барометрическом давлении, является одной из моделей гипоксии, используемых в анимальных исследованиях. Целью работы было изучение изменений метаболизма липидов и концентрации фракций фосфолипидов в сыворотке крови крыс, подверженных острой нормобарической гипоксии, а также оценка валидных индексов липидного обмена и перспектив применения природных антигипоксантов для профилактики и коррекции гипоксических нарушений. Результаты исследования показали, что моделируемая гипоксия вызывает значительные нарушения липидного метаболизма у крыс, включая снижение сывороточных концентраций фосфатидилхолина, фосфатидилсерина, сфингомиелина и антиатерогенных липопротеинов высокой плотности, а также повышение уровней липопротеинов низкой плотности, триглицеридов, общего холестерина и валидных индексов липидного обмена. Отмеченные изменения можно рассматривать как выраженный адаптивно-компенсаторный ответ организма, который может приводить к нарушениям барьерной и транспортной функции биологических мембран. В эксперименте установлено, что применение растительных антигипоксантов способствует частичной компенсации негативных последствий, что подтверждает их потенциал для коррекции метаболических сдвигов, индуцированных гипоксией, в направлениях совершенствования и развития технологий биохакинга, нацеленных на повышение продолжительности и качества жизни.

гипоксия, индексы липидного обмена, липополисахариды, коэффициент атерогенности, метаболический синдром, антигипоксанты

1. Dash S., Xiao C., Morgantini C., Lewis G.F. New insights into the regulation of chylomicron production. Annu. Rev. Nutr. 2015;35:265-294. doi: 10.1146/annurev-nutr-071714-034338.

2. Scicchitano P., Amati F., Ciccone M.M. et al. Hypertriglyceridemia: Molecular and Genetic Landscapes.Int J Mol Sci. 2024;25(12):6364. doi: 10.3390/ijms25126364.

3. Shirolapov I.V., Gribkova O.V., Kovalev A.M. et al. The interactions along the microbiota-gut-brain axis in the regulation of circadian rhythms, sleep mechanisms and disorders. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2024;124(5-2):79-86. (In Russ.) doi: 10.17116/jnevro202412405279.@@ Широлапов И.В., Грибкова О.В., Ковалев А.М. и др. Роль взаимосвязей по оси мозг-кишечник-микробиом в регуляции циркадианных ритмов, механизмах сна и их нарушений. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2024; 124(5-2):79-86. doi: 10.17116/jnevro202412405279.

4. Poverennova I.E., Tkachenko A.S., Zakharov A.V. et al. Carotid stenosis as a risk factor for ischemic stroke. Science and Innovations in Medicine. 2024;9(2):124-130. (In Russ.) doi: 10.35693/SIM627523.@@ Повереннова И.Е., Ткаченко А.С., Захаров А.В., и др. Каротидный стеноз как фактор риска развития ишемического инсульта. Наука и инновации в медицине. 2024; 9(2):124-130. doi: 10.35693/SIM627523.

5. Lemieux I., Després J.P. Metabolic syndrome: past, present and future. Nutrients. 2020;12:3501. doi: 10.3390/nu12113501.

6. Kovrov G.V., Posokhov S.I., Chernikova A.G. et al. Validation of ballistocardiography data for predicting the sleep efficiency in healthy individuals and patients with insomnia. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2024;124(10):60-66. (In Russ.) doi: 10.17116/jnevro202412410160.@@ Ковров Г.В., Посохов C.И., Черникова А.Г., и др. Валидизация показателей баллистокардиографии для прогнозирования индекса эффективности сна в норме и при инсомнии. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2024;124(10):60-66. doi: 10.17116/jnevro202412410160.

7. Shirolapov I., Zakharov A., Gochhait S. et al. Aquaporin-4 as the Main Element of the Glymphatic System for Clearance of Abnormal Proteins and Prevention of Neurodegeneration: A Review. WSEAS Transactions on Biology and Biomedicine. 2023;20:110-118. doi: 10.37394/23208.2023.20.11.

8. Prabhakar N.R., Semenza G.L. Adaptive and maladaptive cardiorespiratory responses to continuous and intermittent hypoxia mediated by hypoxia-inducible factors 1 and 2. Physiol Rev. 2012;92(3):967-1003. doi: 10.1152/physrev.00030.2011.

9. Kayser B., Verges S. Hypoxia, energy balance and obesity: from pathophysiological mechanisms to new treatment strategies. Obes. Rev. 2013;14:579-592. doi: 10.1111/obr.12034.

10. Kim A.E., Shustov E., Zaitseva I., Lemeschenko A. Pathophysiological mechanisms of adverse interactions of hypoxia and temperature factors in relation to physical working ability. Pathological physiology and experimental therapy. 2022;66(4):94-106. (In Russ.) doi: 10.25557/0031-2991.2022.04.94-106.@@ Ким А.Е., Шустов Е.Б., Зайцева И.П., Лемещенко А.В. Патофизиологические механизмы неблагоприятного взаимодействия гипоксии и температурных факторов в отношении физической работоспособности. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2022;66(4):94-106. doi: 10.25557/0031-2991.2022.04.94-106.

11. Kaneva A.M., Bojko E.R. Lipid exchange indexes: information capacity and clinical meaning in the course of valuation of atherogenicity of lipemic index of blood. Medical academic journal. 2017;17(1):41-50. (In Russ.) doi: 10.17816/MAJ17141-50.@@ Канева А.М., Бойко Е.Р. Индексы липидного обмена: информативность и клиническое значение при оценке атерогенности липидного профиля крови. Медицинский академический журнал. 2017;17(1):41-50. doi: 10.17816/MAJ17141-50.

12. Drwiła D., Rostoff P., Nessler J., Konduracka E. Prognostic value of non-traditional lipid parameters: Castelli Risk Index I, Castelli Risk Index II, and triglycerides to high-density lipoprotein cholesterol ratio among patients with non-ST-segment elevation myocardial infarction during 1-year follow-up. Cardiology. 2022;62(9):60-66. (In Russ.) doi: 10.18087/cardio.2022.9.n2037.@@ Дрвила Д., Ростофф П., Несслер Я., Кондурацкая Е. Прогностическое значение нетрадиционных параметров липидного обмена: индекса риска I по Кастелли, индекса риска II по Кастелли и отношения триглицеридов к холестерину липопротеинов высокой плотности у пациентов с инфарктом миокарда без подъема сегмента ST при годичном наблюдении. Кардиология. 2022;62(9):60-66. doi: 10.18087/cardio.2022.9.n2037.

13. Luk’yanova L.D. [Guidelines for experimental study of drugs proposed for clinical study as antihypoxic agents]. Edited by L.D. Lukyanova. Moscow. 1990. 98 p. (In Russ.)@@ Лукьянова Л.Д. Методические рекомендации по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств. Под ред. Л.Д. Лукьяновой. М., 1990. 98 с.

14. Lukyanova L.D., Kirova Yu.I. Effect of hypoxic preconditioning on free radical processes in rat tissues with different tolerance to hypoxia. Bulletin of experimental biology and medicine. 2011;151(3):263-268. (In Russ.)@@ Лукьянова Л.Д., Кирова Ю.И. Влияние гипоксического прекондиционирования на свободнорадикальные процессы в тканях крыс с различной толерантностью к гипоксии. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2011;151(3):263-268.

15. Bizenkova M.N. General patterns of metabolic disorders in hypoxia of various genesis and pathogenetic substantiation of the principles of their drug correction. Modern problems of science and education. 2008;6:13-16. (In Russ.)@@ Бизенкова М.Н. Общие закономерности метаболических расстройств при гипоксии различного генеза и патогенетическое обоснование принципов их медикаментозной коррекции. Современные проблемы науки и образования. 2008;6:13-16.

16. Varela-Guruceaga M., Milagro F.I., Martínez J.A., de Miguel C. Effect of hypoxia on caveolae-related protein expression and insulin signaling in adipocytes. Mol Cell Endocrinol. 2018;473:257-267. doi: 10.1016/j.mce.2018.01.026.

17. Shirolapov I.V., Zakharov A.V., Bulgakova S.V. et al. Glymphatic dysfunction in the pathogenesis of neurodegenerative diseases and pathological aging. Genes and cells. 2023;18(4):309-322. (In Russ.) doi: 10.23868/gc546022.@@ Широлапов И.В., Захаров А.В., Булгакова С.В., и др. Глимфатическая дисфункция в патогенезе нейродегенеративных заболеваний и патологического старения. Гены и клетки. 2023;18(4):309-322. doi: 10.23868/gc546022.

18. Naryzhnaya N.V., Derkachev I.A., Kurbatov B.K. et al. Decrease in Infarct-Limiting Effect of Chronic Normobaric Hypoxia in Rats with Induced Metabolic Syndrome Is Associated with Disturbances of Carbohydrate and Lipid Metabolism. Bull Exp Biol Med. 2023;174(6):723-727. doi: 10.1007/s10517-023-05779-1.

19. Semenza G.L. Hypoxia-inducible factor 1 and cardiovascular disease. Annu. Rev. Physiol. 2014;76:39-56. doi: 10.1146/annurev-physiol-021113-170322.

20. Slawski J., Jaśkiewicz M., Barton A. et al. Regulation of the HIF switch in human endothelial and cancer cells. Eur J Cell Biol. 2024;103(2):151386. doi: 10.1016/j.ejcb.2024.151386.

21. Jusman S.W., Halim A., Wanandi S.I., Sadikin M. Expression of hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1alpha) related to oxidative stress in liver of rat-induced by systemic chronic normobaric hypoxia. Acta Med Indones. 2010;42(1):17-23.

22. Morin R., Goulet N., Mauger J.F., Imbeault P. Physiological Responses to Hypoxia on Triglyceride Levels. Front Physiol. 2021;12:730935. doi: 10.3389/fphys.2021.730935.

23. Drager L.F., Yao Q., Hernandez K.L. et al. Chronic intermittent hypoxia induces atherosclerosis via activation of adipose Angiopoietin-like 4. Am.J. Respir. Crit. Care Med. 2013;188:240-248. doi: 10.1164/rccm.201209-1688OC.

24. Mauger J.F., Chassé É., Mahat B. et al. The Effect of Acute Continuous Hypoxia on Triglyceride Levels in Constantly Fed Healthy Men. Front Physiol. 2019;10:752. doi: 10.3389/fphys.2019.00752.

25. Li J., Nanayakkara A., Jun J. et al. Effect of deficiency in SREBP cleavage-activating protein on lipid metabolism during intermittent hypoxia. Physiol. Genomics. 2007;31:273-280. doi: 10.1152/physiolgenomics.00082.2007.

26. Jun J.C., Shin M.-K., Yao Q. et al. Acute hypoxia induces hypertriglyceridemia by decreasing plasma triglyceride clearance in mice. Am.J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2012;303: E377-E388. doi: 10.1152/ajpendo.00641.2011.

27. Zhu X.W., Deng F.Y., Lei S.F. Meta-analysis of Atherogenic Index of Plasma and other lipid parameters in relation to risk of type 2 diabetes mellitus. Prim. Care Diabetes. 2015;9(1):60-67. doi: 10.1016/j.pcd.2014.03.007.

28. Dobiasova M. Atherogenic index of plasma [log(triglycerides/HDL-cholesterol)]: theoretical and practical implications. Clin Chem. 2004;50(7):1113-1115. doi: 10.1373/clinchem.2004.033175.

29. Tien Y.T., Wang L.J., Lee Y. et al.Comparative predictive efficacy of atherogenic indices on metabolic syndrome in patients with schizophrenia. Schizophr Res. 2023;262:95-101. doi: 10.1016/j.schres.2023.10.023.

30. Shirolapov I.V., Maslova O.A., Barashkina K.M., Komarova Yu.S., Pyatin V.F. Entomophagy as an alternative source of protein and a new food strategy. Kazan Medical Journal. 2023;104(5):733-740. (In Russ.) doi: 10.17816/KMJ123526.@@ Широлапов И.В., Маслова О.А., Барашкина К.М., Комарова Ю.С., Пятин В.Ф. Энтомофагия как альтернативный источник белка и новая пищевая стратегия. Казанский медицинский журнал. 2023;104(5): 733-740. doi: 10.17816/KMJ123526.

31. Shadnoush M., Rajabian Tabesh M., Asadzadeh-Aghdaei H. et al. Effect of bariatric surgery on atherogenicity and insulin resistance in patients with obesity class II: a prospective study. BMJ Open. 2023;13(6): e072418. doi: 10.1136/bmjopen-2023-072418.

32. Zhao Z., Wang H., Hou Q. et al. Non-traditional lipid parameters as potential predictors of carotid plaque vulnerability and stenosis in patients with acute ischemic stroke. Neurol Sci. 2023;44(3):835-843. doi: 10.1007/s10072-022-06472-3.

33. Bulgakova S.V., Kurmaev D.P., Treneva E.V. et al. Influence of nutrition and epigenetics on the development of neurodegenerative diseases in elderly and old people. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2024;(8):89-95. (In Russ.) doi: 10.31146/1682-8658- ecg-228-8-89-95.@@ Булгакова С.В., Курмаев Д.П., Тренева Е.В., и др. Влияние питания и эпигенетики на развитие нейродегенеративных заболеваний у людей пожилого и старческого возраста. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2024;8:89-95. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-228-8-89-95.