Изучение нейропротекторной активности обогащенного белкового концентрата на экспериментальной модели холодового стресса

Обоснование. Холодовой стресс, как один из важнейших факторов внешней среды в районах холодного климата, может вызывать нарушения гомеостаза организма и приводить к различным патологическим состояниям. Дефицит магния в этих условиях может быть компенсирован путем добавления в рацион питания органических форм магнийсодержащих добавок.

Цель исследования. Оценка нейропротекторных свойств белкового сывороточного концентрата, обогащенного магнием и пробиотическими культурами, на модели холодового стресса.

Методы. Был использован концентрат термически осажденных белков молочной сыворотки (белковая добавка), содержащий хелатную форму магния и обогащенный лактобактериями. Исследование проводилось 21 день на модели холодового стресса на 18 беспородных крысах-самцах: 1-я группа – интактная, 2-я группа – контрольная (перорально вода 0,2 мл + холодовой стресс), 3-я группа – опытная (перорально добавка 0,2 мл + холодовой стресс). В тесте

«Открытое поле» определяли параметры общей двигательной и исследовательской активности, интегральный уровень тревожности. Статистический анализ проводили с помощью пакета программ «Biostat-2006».

Результаты. Животные, получавшие добавку, проявляли большую горизонтальную и вертикальную активность. Их суммарная двигательная активность была на 42,5 % выше по сравнению с контрольной группой и на 122,2 %

– по сравнению с интактной группой. У крыс опытной группы исследовательская активность была на 143,9 % выше, чем у животных интактной группы, и на 42,3 % выше, чем в контрольной. Уровень тревожности в опытной группе был на 75,3 % ниже, чем в интактной и на 74,9 % ниже, чем в контрольной.

Заключение. На модели холодового стресса установлена нейропротекторная эффективность обогащенного белкового концентрата, о чем свидетельствует увеличение общей и исследовательской активности, снижение уровня тревожности животных. Добавка может быть рекомендована в качестве источника белка и магния при воздействии низких температур самостоятельно и в составе пищевых продуктов.

1. Haykin H, Rolls A. The neuroimmune response during stress: A physiological perspective. Immunity. 2021; 54(9): 1933-1947. doi: 10.1016/j.immuni.2021.08.023

2. Basile F, et al. Omics insights into animal resilience and stress factors. Animals. 2020; 11(1): 47. doi: 10.3390/ani11010047

3. Ernst H, et al. Assessment of the human response to acute mental stress – An overview and a multimodal study. PLoS One. 2023; 18(11): e0294069. doi: 10.1371/journal.pone. 0294069

4. Lopresti AL. The effects of psychological and environmental stress on micronutrient concentrations in the body: a review of the evidence. Advances in Nutrition. 2020; 11(1): 103-112. doi: 10.1093/advances/nmz082

5. Wendering P, Nikoloski Z. Model-driven insights into the effects of temperature on metabolism. Biotechnology Advances. 2023; 67: 108203. doi 10.1016/j.biotechadv.2023.108203

6. El Marzouki H, Aboussaleh Y, Najimi M, Chigr F, Ahami A. Effect of cold stress on neurobehavioral and physiological parameters in rats. Frontiers in physiology. 2021; 12: 660124. doi: 10.3389/fphys.2021.660124

7. Муртазина Е.П., Коробейникова И.И., Поскотинова Л.В., Каратыгин Н.А., Перцов С.С. Анализ когнитивных функций и нейрофизиологических процессов при адаптации человека к условиям Арктики. Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2023; 31(2): 293–304. doi: 10.17816/ PAVLOVJ109581

8. Акарачкова Е.С., Беляев А.А., Кадырова Л.Р. и др. Стресс и питание. РМЖ. Медицинское обозрение. 2021; 5(5): 316–321. doi: 10.32364/2587-68212021-5 -5-316-321

9. Pickering G, et al. Magnesium status and stress: the vicious circle concept revisited. Nutrients. 2020; 12(12): 3672. doi: 10.3390/nu12123672

10. Arancibia-Hernández YL, Hernández-Cruz EY, Pedraza-Chaverri J. Magnesium (Mg2+) deficiency, not well-recognized non-infectious pandemic: origin and consequence of chronic inflammatory and oxidative stress-associated diseases. Cellular Physiology and Biochemistry. 2023; 57(S1): 1-23. doi: 10.33594/000000603

11. Shatova O,et al. Bioelements: role in the development of diseases of civilization. East European Scientific Journal. 2021; 11(75): 45-58. doi: 10.31618/ESSA.2782-1994.2021.4.75.175

12. Mathew AA, Panonnummal R. ‘Magnesium’ – the master cation as a drug — possibilities and evidences. Biometals. 2021; 34(5): 955–986. doi: 10.1007/s10534-02100328-7

13. Хашукоева А.З., Агаева З.А., Агаева М.И., Сухова Т.Н., Мосешвили Г.Г., Нурбекова Ж.К. Роль магния в терапии симптомов климактерического синдрома. Медицинский совет. 2018; 21: 162-166. doi: 10.21518/2079-701X-2018-21-162-166

14. Sankova MV, Kytko OV, Meylanova RD, Vasil’ev YuL, Nelipa MV. Possible prospects for using modern magnesium preparations for increasing stress resistance during COVID-19 pandemic. Research Results in Pharmacology. 2020; 6(4): 65–76. doi: 10.3897/rrpharmacology.6.59407

15. Pardo MR, et al. Bioavailability of magnesium food supplements: A systematic review. Nutrition. 2021; 89: 111294. doi: 10.1016/j.nut.2021.111294

16. Yamanaka R, Shindo Y, Oka K. Magnesium is a key player in neuronal maturation and neuropathology. International journal of molecular sciences. 2019; 20(14): 3439. doi: 10.3390/ijms20143439

17. Акарачкова Е.С., Вершинина С.В., Котова О.В., Рябоконь И.В. Основы терапии и профилактики стресса и его последствий у детей и подростков. Вопросы современной педиатрии. 2013; 12(3): 38–44.

18. Elgar K. Magnesium: a review of clinical use and efficacy. Nutritional Medicine Journal, 2022; 1(1): 79-99.

19. Sadir S, et al. Neurobehavioral and biochemical effects of magnesium chloride (MgCl2), magnesium sulphate (MgSO4) and magnesium-L-threonate (MgT) supplementation in rats: A dose dependent comparative study. Pakistan journal of pharmaceutical sciences. 2019; 32(1): 277-283. URL: http://142.54.178.187:9060/xmlui/handle/123456789/14993 [date of access: 01.09.2024.

20. Chen Y, et al. Role of magnesium-L-Threonate in alleviating skin/muscle incision and retraction induced mechanical allodynia and anxiodepressive-like behaviors in male rats. Brain Research. 2023; 1817: 148476. doi: 10.1016/j.brainres.2023.148476

21. Zhang C, et al. A Magtein®, magnesium L-Threonate-based formula improves brain cognitive functions in healthy Chinese adults. Nutrients. 2022; 14(24): 5235. doi: 10.3390/nu14245235

22. Case DR, et al. Synthesis and chemical and biological evaluation of a glycine tripeptide chelate of magnesium. Molecules. 2021; 26(9): 2419. doi: 10.3390/molecules26092419

23. Спасов А.А., Косолапов В.А. Применение магния L-аспарагината и комбинаций солей магния с витамином B6 в медицине. Российский медицинский журнал. 2017; 23(2): 89-95. doi: 10.18821/08692106-2017-23-2-89-95

24. Трисветова Е.Л. Магний в клинической практике. Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. 2012; 8(4): 545-553.

25. Беккер Р.А., Быков Ю.В., Шкурат А.О., Воронина А.С. Препараты магния в психиатрии, наркологии, неврологии и общей медицине. Часть I. Историческая. Acta biomedica scientifica. 2019; 4(3): 63-80. doi: 10.29413/ABS.2019-4.3.9

26. Vegarud GE, Langsrud T, Svenning C. Mineral-binding milk proteins and peptides; occurrence, biochemical and technological characteristics. British Journal of Nutrition. 2000; 84(S1): 91–98. doi: 10.1017/S0007114500002300

27. Kochetkova AA, Kodentsova VM, Vorobyeva VM, Vorobyeva IS, Vrzhesinskaya OA, Smirnova EA, et al. Fortification of food with micronutrients: development of methodological and regulatory framework in the Russian Federation. Theory and practice of meat processing. 2021; 6(3): 269-278. doi: 10.21323/2414-438X-2021-6-3-269-278

28. Донская Г.А. Антиоксидантные свойства молока и молочных продуктов: обзор. Пищевая промышленность. 2020; 12: 86–91. doi: 10.24411/0235-2486-2020-10150

29. Патент РФ № 2800267. Способ получения обогащенного концентрата сывороточных белков. Щекотова А.В., Атласова Д.В., Аюшеева Р.Б., Хамагаева И.С. Опубл. 19.07.2023. Бюл. № 20.

30. Гмошинский И.В., Никитюк Д.Б. Полярный стресс: механизмы и моделирование в эксперименте. Вестник РАМН. 2022; 77(6): 447–457. doi: 10.15690/vramn2209

31. Семина И.И., Байчурина А.З., Никитин Д.О., Никитина А.В., Мустафин Р.И., Хуторянский В.В. Поведенческая фармакология как основной подход в изучении эффективности потенциальных психотропных средств: анализ современных методов. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023; 12(1): 161–181.

32. Буслович С.Ю., Котеленец А.И., Фридлянд Р.М. Интегральный метод оценки поведения белых крыс в открытом поле. Журнал высшей нервной деятельности. 1989; 39(1): 168–170.

33. Fassin M, Danhier P, Ris L. Effect of oral administration of Magnesium N-Acetyltaurinate on synaptic plasticity in rodents. Magnesium Research. 2020; 33(4): 106-113. doi: 10.1684/mrh.2021.0475

34. Kumar A, et al. Magnesium (Mg2+): essential mineral for neuronal health: from cellular biochemistry to cognitive health and behavior regulation. Current Pharmaceutical Design. 2024; 30(39): 3074-3107. doi: 10.2174/0113816128321466240816075041

35. Patel V, et al. Neuroprotective effects of magnesium: Implications for neuroinflammation and cognitive decline. Frontiers in Endocrinology. 2024; 15: 1406455. doi: 10.3389/fendo.2024.1406455

36. Maier JAM, et al. Magnesium and the brain: A focus on neuroinflammation and neurodegeneration. International journal of molecular sciences. 2022; 24(1): 223. doi: 10.3390/ijms24010223

37. Gao Q, Cil O. Magnesium for disease treatment and prevention: emerging mechanisms and opportunities. Trends in Pharmacological Sciences. 2024; 45(8): 708-722. doi: 10.1016/j.tips.2024.06.004