ОЦЕНКА  ВЛИЯНИЯ  ГЛУТАМАТА  НАТРИЯ  НА  СОСТОЯНИЕ  КЛЕТОЧНЫХ  МЕМБРАН

Аюпова  Рамина  Шеризатовна

студент  4  курса,  кафедры  Пищевая  биотехнология,  Факультета  пищевых  производств  АТУ,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

Е-mail : 

Аралбаева  Арайлым  Нугмановна

научный  руководитель,  канд.  биол.  наук,  ст.  преп.  АТУ,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

Е-mail :  aray3005@mail.ru

Лесова  Жаниха  Туреевна

канд.  биол.  наук,  зав.  каф.  Пищевой  биотехнологии  АТУ,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

ESTIMATION  OF  INFLUENCE  MONOSODIUM  GLUTAMATE  ON  THE  CONDITION  OF  CELLULAR  MEMBRANES

Ayupova  Ramina

student  of  4th  curse,  Food  manufacture  faculty,  ATU,  Republic  of  Kazakhstan,  Almati

Aralbaeva  Araylim

candidate  of  biology  sciences,   the  senior  teacher  ATU,  Republic  of  Kazakhstan,  Almati

Lesova  Zhanikha

candidate  of  biology  sciences,   the  manager  of  faculty  food  biotechnology,  ATU,  Republic  of  Kazakhstan,  Almati

АННОТАЦИЯ

Статья  посвящена  исследованию  влияния  глутамата  натрия  на  состояние  мембран  клеток  мозга,  печени,  почек,  эритроцитов  и  сыворотки  крови  в  условиях  in  vitro.  Результаты  исследований  показали,  что  различные  концентрации  раствора  глутамата  натрия  оказывают  неоднозначный  эффект  на  степень  интенсивности  процессов  перекисного  окисления  липидов  мембран.  В  ходе  экспериментов  выявлено,  что  при  определенных  концентрациях  глутамат  натрия  способен  снижать  уровень  ПОЛ,  что  о  свидетельствует  о  стабилизации  структуры  клеточных  мембран  органов,  тогда  как  при  высоких  концентрациях  наблюдалось  снижение  положительного  эффекта  и  нарастание  прооксидантных  свойств  пищевой  добавки. 

ABSTRACT

The  article  is  devoted  to  research  of  influence  monosodium  glutamate  on  a  condition  of  membranes  of  cells  of  a  brain,  a  liver,  kidneys,  erythrocytes  and  serum  of  blood  in  conditions  in  vitro.  Results  of  researches  have  shown  that  various  concentration  of  monosodium  glutamate  solution  render  ambiguous  effect  on  a  degree  of  intensity  of  lipid  peroxidation  (LPO)  processes  in  membranes.  During  experiments  it  is  revealed,  that  at  the  certain  concentration  monosodium  glutamate  is  capable  to  reduce  a  level  the  LPO,  that  about  testifies  to  stabilization  of  structure  of  membranes.  At  the  increasing  of  concentration  it  is  observed  the  decreasing  of  positive  effect  and  strengthening  of  prooxidative  properties  of  the  food  additive. 

Ключевые  слова:  глутамат  натрия;  мембрана;  перекисное  окисление  липидов;  эритроциты;  микросомы.

Keywords :  monosodium  glutamate;  membrane;  lipid  peroxidation;  erythrocytes;  microsomes.

В  настоящее  время  усилители  (модификаторы)  вкуса  и  аромата  пищи  относятся  к  одной  из  групп  пищевых  добавок,  они  усиливают  (модифицируют)  восприятие  вкуса  и  аромата  путем  стимулирования  окончаний  вкусовых  нервов,  хотя  сами  усилители  могут  не  иметь  ни  собственного  запаха,  ни  вкуса.  Они  позволяют  усилить,  восстановить  и  стабилизировать  вкус  и  аромат  или  его  отдельные  составляющие,  утрачиваемые  при  переработке  и  хранении  пищевого  продукта,  а  также  смягчить  отдельные  нежелательные  составляющие  вкуса  и  аромата  [3,  с.  367]. 

Большинство  исследований  посвящено  теме  влияния  распространенного  модификатора  вкуса  —  глутамата  натрия  на  состояние  здоровья  человека.  Проведено  множество  экспериментальных  работ,  результаты  которых  зачастую  противоречивы  [6,  с.  342;  8,  с.  31].  Известно,  что  в  основе  действия  любого  вещества  на  организм  лежат  универсальные  механизмы  изменения  состояния  мембран  клеток  [2,  с.  115].  Целостность  биомембран  обеспечивает  нормальное  функционирование  клеток,  следовательно,  и  организма  в  целом  [4,  с.  282].  Во  многих  обзорах  указана  роль  окислительного  стресса  как  основополагающего  фактора  повреждения  структуры  мембран,  интенсификация  которого  происходит  за  счет  избыточного  образования  свободных  радикалов  вследствие  воздействия  различных  агентов  [5,  с.  878;  9,  с.  193].

В  связи  с  этим,  целью  наших  исследований  явилась  оценка  влияния  глутамата  натрия  на  процессы  перекисного  окисления  липидов  мембран  эритроцитов,  клеток  печени,  почек,  мозга  в  условиях  in  vitro.

Материалы  и  методы

Эксперименты  проводили  на  эритроцитах  и  микросомах  печени,  почек  и  мозга  белых  беспородных  крыс,  массой  300—350  г.  Декапитацию  животных  проводили  под  легким  эфирным  наркозом. 

Для  получения  гомогената  навеску  (0,5—1,0  г)  ткани  исследуемых  органов  крыс  после  промывания  в  охлажденном  физиологическом  растворе  помещали  в  10  мл  среды,  содержащей  0,85  %  NaCl  и  50мМ  КН₂РО₄,  (рН  7,4  при  4  ºС)  и  гомогенизировали  гомогенизатором  типа  Polytron  в  течение  90  сек.  Гомогенат  центрифугировали  при  10000  g  в  течение  20  мин.  Микросомную  фракцию  получали,  центрифугируя  супернатант  при  30000  g  в  течение  60  мин.  Надосадочную  жидкость  осторожно  сливали  и  осадок,  представляющий  собой  фракцию  тяжелых  микросом,  сус­пендировали  в  среде,  содержащей  25  %  глицерина,  0,1  мМ  ЭДТА,  0,2  мМ  СаСl₂,  10  мМ  гистидина,  (рН  7,2  при  4  ºС)  и  хранили  при  минус  4  ºС.

Об  интенсивности  перекисного  окисления  липидов  (ПОЛ)  в  микросомах  печени,  мозга,  сердца,  почек  судили  по  содержанию  ТБК-активных  продуктов.  Концентрацию  малонового  диальдегида  (МДА)  определяли  по  интенсивности  развивающейся  окраски  в  результате  взаимодействия  с  тиобарбитуровой  кислотой  (ТБК)  по  методу  Н.О.  Ohkawa  e.a.  [7,  с.  352].  Для  индукции  процесса  ПОЛ  в  мембранах  применяли  систему  Fe²⁺(0,02мМ)+аскорбат  (0,5  мМ).  Окисление  проводили  в  среде  гомогенизирования  в  термостатируемых  ячейках  при  37°С  с  постоянным  перемешиванием.  Пробы  отбирали  через  определенные  промежутки  времени  от  0  до  60  мин.  За  накоплением  малонового  диальдегида  (МДА),  продукта  ПОЛ,  следили  по  реакции  с  2-тиобарбитуровой  кислотой,  оптическую  плотность  измеряли  при  532  нм.  Расчет  содержания  продуктов,  реагирующих  с  ТБК,  проводили  с  учетом  коэффициента  молярной  экстинкции  МДА,  равного  1,56  10⁵  М^-1  см^-1.

Выделение  эритроцитов.  Эритроциты  получали,  центрифугируя  кровь  10  мин  при  1000  g.  Плазму  и  клетки  белой  крови  удаляли,  а  эритроциты  дважды  промывали  средой,  содержащей  150  мМ  NaCl,  5  мМ  Nа₂НРО₄  (рН-7,4). 

Определение  содержания  малонового  диальдегида  в  эритроцитах  и  сыворотке  крови  проводили  по  методу  [1,  с.  204;7,  с.  353].

Статистическая  обработка  данных .  Результаты  статистически  обрабатывали  с  использованием  программы  Microsoft  Excel.  С  учетом  критерия  Фишера-Стьюдента  зарегистрированные  изменения  показателей  считали  достоверными  при  р=0.05

Результаты  и  обсуждение

Для  выполнения  поставленных  задач  были  проведены  исследования  действия  различных  концентраций  водного  раствора  глутамата  натрия  на  содержание  продуктов  перекисного  окисления  липидов  в  микросомах  печени,  почек  и  мозга  (рисунок  1). 

Рисунок  1.  Действия  глутамата  натрия  на  процессы  перекисного  окисления  липидов  в  микросомах  органов.  По  оси  абсцисс:  концентрация  глутамата  натрия,  мкг;  по  оси  ординат:  уровень  ПОЛ,%

Как  видно  из  рисунка  1,  действие  возрастающих  концентраций  глутамата  натрия  привело  к  неоднозначному  результату.  При  действии  модификатора  вкуса  в  концентрациях  от  0,1—10  мкг  отмечается  снижение  образования  продуктов  ПОЛ  в  микросомах  мозга  и  печени  на  35  %  и  53  %.  Увеличение  концентрации  до  20  мкг  привело  к  снижению  ингибирующего  действия  глутамата  на  процессы  перекисного  окисления,  тогда  как  при  действии  50  мкг  отмечено  усиление  процесса  образования  перекисных  продуктов  в  микросомах  мозга  на  15  %  и  печени  на  50  %.  Аналогичная  тенденция  сохраняется  в  микросомах  почек,  однако,  как  видно  из  рисунка,  положительное  действие  пищевой  добавки  проявляется  в  концентрациях  от  0,1  до  0,5  мкг.  При  повышении  концентрации  до  5  мкг  уровень  МДА  не  превышает  контрольные  значения,  тогда  как  при  действии  глутамината  натрия  в  концентрациях  выше  10  мкг  наблюдается  интенсификация  процессов  липопероксидации  в  почках.

Исследование  содержания  перекисных  продуктов  ПОЛ  мембран  эритроцитов  и  сыворотки  показало,  что  в  данном  случае  глутаминат  оказывает  дозозависимое  повреждающее  действие  (рисунок  2).

Рисунок  2.  Действия  глутамата  натрия  на  процессы  перекисного  окисления  липидов  в  эритроцитах  и  сыворотке.  По  оси  абсцисс:  концентрация  глутамата  натрия,  мкг;  по  оси  ординат:  уровень  ПОЛ,%

Как  видно  из  рисунка,  увеличение  концентрации  модификатора  вкуса  повышает  степень  перекисного  окисления  липидов,  как  в  эритроцитах,  так  и  в  сыворотке. 

Таким  образом,  основываясь  на  полученных  данных  можно  заключить,  что  глутамат  натрия  оказывает  неоднозначное  действие  на  состояние  мембран  клеток  в  экспериментах  in  vitro.  Выявлено,  что  в  определенном  диапазоне  концентраций  глутамат  натрия  может  быть  безопасен,  более  того,  оказывает  некоторое  тормозящее  действие  на  образование  перекисных  продуктов  в  различных  органах.  Вероятнее  всего  это  связано  с  тем,  что  глутаминовая  кислота  является  естественным  метаболитом  организма,  активно  участвует  в  энергетическом,  белковом,  жировом  обмене.  Тем  не  менее,  с  повышением  концентраций  данная  пищевая  добавка  оказывает  инициирующий  эффект  на  процессы  ПОЛ  в  тканях  мозга,  печени,  почек,  эритроцитов  и  сыворотки.  Как  показали  результаты  экспериментов,  положительное  влияние  глутамата  натрия  на  мебраны  почек  проявляются  в  более  узком  диапазоне  концентраций  по  сравнению  с  микросомами  мозга  и  печени,  вероятнее  всего  вследствие  избыточного  образования  ионов  натрия,  что  негативно  сказывается  на  функции  почек. 

Список  литературы:

1.Владимиров  Ю.А.,  Арчаков  А.И.  Перекисное  окисление  липидов  в  биологических  мембранах  М.:  Наука,  1972.  —  252  с.

2.Мецлер  Д.  Биохимия:  химические  реакции  в  живой  клетке.  М:  Мир,  —  1980.  —  T.  1.  —  407  c.

3.Садовникова  М.С.,  Беликов  В.М.  Пути  применения  аминокислот  в  промышленности.  //Успехи  химии.  —  1978.  —  Т.  47.  —  Вып.  2.  —  С.  357―383.

4.Структура  и  функции  биологических  мембран./  Под  ред.  Трошина.  М:  Наука,  1975.  —  345  c.

5.Fridovich  I.  The  biology  of  oxygen  radicals  //  Science.  —  1978.  —  Vol.  201.  —  №  4359.  —  P.  875—880.

6.Husarova  V.,  Ostatnikova  D.  Monosodium  Glutamate  Toxic  Effects  and  Their  Implications  for  Human  Intake:  A  Review  //  J.Med.  Research.  —  2013.  —  Vol.  2013.  —  Р.  331—343.

7.Ohkawa  H.O.,  Ohishi  N.,  Yagi  K.  Assay  for  lipid  peroxides  in  ani­mal  tissues  by  thiobarbituric  acid  reaction  //Anal.Biochem.  —  1979.  —  Vol.  95.  —  №  2.  —  P.  351—358.

8.Pavlović  V.,  Cekić  S.  The  effect  of  monosodium  glutamate  on  the  apoptosis  of  rat  thymocytes  and  Bcl-2  protein  expression//  Arch  Med  Sci.  —  2006.  —  Vol.  2.  —  №  1.  —  P.  28—31.

9.Storz  G.,  Imlay  J.A.  Oxidative  stress  //  Current  opinion  in  Microbiology.  —  1999.  —Vol.  2.  —  P.  188—194.