Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2019-4-25-32

LIPID COMPOSITION OF CELLULAR MEMBRANES UNDER bifidum-BAG Probiotic IN GENTAMICIN-ASSOCIATED DYSBIOSIS

V.A. Korolev, O.A. Medvedeva, A.D. Bogomazov, N.A. Verevkina, I.V. Korolev

Kursk State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation, Kursk, Russia

 

The erythrocyte membrane is a user-friendly model, since its structural is similar to that of molecular structure of plasma membranes. Therefore, the slightly corrected patterns of changes in the structure and functions of the erythrocyte membrane can be transferred to other membrane systems. Changes in the structure of membrane lipids under various factors are of great importance for the functional state of both the membranes themselves and the body as a whole. In diseases with severe hypoxic syndrome, changes in the membrane structure are the most obvious ones. These disorders can be observed under exposure to various drugs, namely, broad-spectrum antibiotics.

The aim of the paper is to study the lipid composition of erythrocyte membranes under gentamicin-associated dysbiosis and to correct it with the B. Bifidum.

Materials and Methods. The study was conducted on 60 BALB/c mice (18–20 g.). The animals were divided into three groups, 20 animals in each. The first group is a control one (intact mice). The second group consisted of animals with modeled gentamicin-associated dysbiosis. Animals of the third group were treated with Bifidum BAG Probiotic (21 days, once a day) after the formation of fixed drug dysbiosis. Traditional methods were used to determine the lipid composition of red blood cells. Chromatography was performed according to V.I. Krylov method.

Results. To correct pathological conditions, the authors used Bifidum BAG probiotic, which consists of living active bifidobacteria B. bifidum, B. longum, and powerful plant antioxidant, dihydroquercetin. Administration of a broad-spectrum antibiotic (gentamicin) resulted in a significant change in the quantitative composition of neutral lipids and phospholipids. Intake of a complex probiotic led to the membrane lipid spectrum correction.

Conclusion. It is established that Bifidum BAG probiotic leads to a normalization of the erythrocyte membrane lipid spectrum with gentamicin-associated dysbiosis, which may be associated with the antioxidant, membrane-stabilizing and antihypoxic effect of the drug.

Keywords: dysbiosis, phospholipids, neutral lipids, erythrocyte membrane, Bifidum BAG.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Alvin C.K. Teo, Sarah C. Lee, Naomi L. Pollock, Zoe Stroud, Stephen Hall, Alpesh Thakker, Andrew R. Pitt, Timothy R. Dafforn. Analysis of SMALP co-extracted phospholipids shows distinct membrane environments for three classes of bacterial membrane protein. Scientific Reports. 2019; 9 (1): 174–189.

  2. Novitskiy V.V., Ryazantseva N.V., Stepovaya E.A. Fiziologiya i patofiziologiya eritrotsita [Physiology and pathophysiology of an erythrocyte]. Tomsk; 2004. 202 (in Russian).

  3. Fuertes G., Giménez D., Esteban-Martin S. Role of membrane lipids for the activity of pore forming peptides and proteins. Adv. Exp. Med. Biol. 2010; 677: 31–55.

  4. Troshkina N.A., Tsirkin V.I., Dvoryanskiy S.A. Eritrotsit: stroenie i funktsii ego membrany [Red blood cell: membrane structure and function]. Vyatskiy meditsinskiy vestnik. 2007; 2 (3): 32–40 (in Russian).

  5. Kuznetsov V.I., Morrison V.V., Lisko O.B., Tsareva T.D., Sretenskaya D.A., Gavrilova I.B., Khlebozharova O.A. Lipidy v strukture i funktsionirovanii biologicheskikh membran (obzor) [Lipids in the structure and functioning of biological membranes (Review)]. Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal. 2014; 10 (2): 262–266 (in Russian).

  6. Fabisiak J.P., Tyurina Y.Y., Tyurin V.A., Kagan V.E. Quantification of selective phosphatidylserine oxidation during apoptosis. Methods Mol. Biol. 2005; 291: 449–456.

  7. Lombard J., López-Garcίa P., Moreira D. The early evolution of lipid membranes and the three domains of life. Nat. Rev. Microbiol. 2012; 10 (7): 507–515.

  8. Ageychenko A.V., Korolev V.A., Medvedeva O.A., Bobyntseva O.V., Ryzhaeva V.N. Lipidnyy sostav kletochnykh membran eritrotsitov pri ispol'zovanii gentamitsina i profilakticheskom primenenii emoksipina [Lipid composition of erythrocyte cell membranes under gentamicin and prophylactic emoxipin]. Kurskiy nauchno-prakticheskiy vestnik «Chelovek i ego zdorov'e». 2015; 4: 65–68 (in Russian).

  9. Kashkin K.P., Karaev Z.O. Immunnaya reaktivnost' organizma i antibioticheskaya terapiya [Organism’s immune reactivity and antibiotic therapy]. Leningrad: Meditsina; 1984. 200 (in Russian).

  10. Kuznetsov V.I., Mironova N.I. Nekotorye pokazateli lipidov plazmy krovi i eritrotsitarnykh membran u bol'nykh difteriey glotki [Indicators of blood plasma lipids and erythrocyte membranes in patients with pharyngeal diphtheria]. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. 1996, 4: 266–269 (in Russian).

  11. Ohvo-Rekila H., Ramstedt B., Leppimaki P., Slot-te J.P. Cholesterol interactions with phospholipids in membranes. Prog. Lipid. Res. 2012; 41 (1): 457–468.

  12. Ol'shanova K.M. Praktikum po khromatograficheskomu analizu [Manual on chromatographic analysis]. Moscow: Vyssh. shkola; 1970. 312 (in Russian).

  13. Kets E. Kolichestvennyy analiz khromatograficheskimi metodami [Quantitative analysis by chromatographic methods]. Moscow: Mir; 1990. 320 (in Russian).

  14. Safonova E.F., Nazarova A.A., Selemenev V.F. Vybor optimal'nykh parametrov razdeleniya fosfolipidov v tonkom sloe sorbenta [Selection of optimal parameters for phospholipid separation in a thin sorbent layer]. Khim.-farm. zhurn. 2002; 4: 41–43 (in Russian).

  15. Rebrova O.Yu. Statisticheskiy analiz meditsinskikh dannykh. Primenenie paketa programm Statistica [Statistical analysis of medical data. Application of the Statistica software package]. Moscow:

    MediaSfera; 2006. 312 (in Russian).

  16. Vladimirov Yu.A. Aktivnye formy kisloroda i azota: znachenie dlya diagnostiki, profilaktiki i terapii [Active forms of oxygen and nitrogen: implications for diagnosis, prevention and therapy]. Biokhimiya. 2004; 69 (1): 5–7 (in Russian).

  17. Nilsson J., Dahlgren B., Ares M. Lipoprotein – like phospholipid particles inhibit the smooth muscle cell cytotoxicity of lisophosphotidilcholine and platelet-activating factor. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2010; 18 (1): 13–19.

  18. Vyazova A.V. Fosfolipidy membran eritrotsitov u bol'nykh khronicheskim bronkhitom, sochetannym s urolitiazom [Erythrocyte membrane phospholipids in patients with chronic bronchitis and urolithiasis]. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental'naya terapiya. 2006; 1: 12–15 (in Russian).

  19. Savva M., Acheampong S. The interaction energies of cholesterol and 1,2 dioleoyl-sn-glycero-3 phosphoethanoiamine in spread mixed monolayers at the air-water interface. J. Phys. Chem. B. 2009; 113 (29): 11–20.

  20. Patrizia Lopalco, Simona Lobasso, Ruy Miguel Alfama Lopes-dos-Santos, Gilbert Van Stappen and Angela Corcelli. Lipid Profile Changes During the Development of Artemia franciscana, From Cysts to the First Two Naupliar Stages. Front. Physiol. 2019; 9: 1872.

Received 25 April 2019; Accepted 29 September 2019.

 

Information about the authors

Korolev Vladimir Anatol'evich, Doctor of Sciences (Biology), Professor, Head of the Chair of Biology, Medical Genetics and Ecology, Kursk State Medical University, Ministry of Health of Russia. 305041, Russia, Kursk, K. Marx St., 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-4376-4284

Medvedeva Ol'ga Anatol'evna, Doctor of Sciences (Biology), Professor, Chair of Microbiology, Virology and Immunology, Kursk State Medical University, Ministry of Health of Russia. 305041, Russia, Kursk, K. Marx St., 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-2889-155X

Bogomazov Aleksey Dmitrievich, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Pediatrics, Kursk State Medical University, Ministry of Health of Russia. 305041, Russia, Kursk, K. Marx St., 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-4636-1819

Verevkina Natal'ya Andreevna, Teaching Assistant, Chair of General Hygiene, Kursk State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation. 305041, Russia, Kursk, K. Marx St., 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5616-6750

Korolev Ivan Vladimirovich, 4th-year Student, Department of Pediatrics, Kursk State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation. 305041, Russia, Kursk, K. Marx St., 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-6335-4311

 

For citation

Korolev V.A., Medvedeva O.A., Bogomazov A.D., Verevkina N.A., Korolev I.V. Osobennosti lipidnogo sostava kletochnykh membran pri korrektsii kompleksnym preparatom «Bifidum BAG» v usloviyakh gentamitsinassotsiirovannogo disbioza [Lipid composition of cellular membranes under Bifidum-BAG probiotic in gentamicin-associated dysbiosis]. Ulyanovsk Medico-Biological Journal. 2019; 4: 25–32. DOI: 10.34014/2227-1848-2019-4-25-32

 

Скачать статью

УДК 577.115:616.34-008.87-092.9-085

DOI 10.34014/2227-1848-2019-4-25-32

 

ОСОБЕННОСТИ ЛИПИДНОГО СОСТАВА КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН ПРИ КОРРЕКЦИИ КОМПЛЕКСНЫМ ПРЕПАРАТОМ «БИФИДУМ БАГ» В УСЛОВИЯХ ГЕНТАМИЦИНАССОЦИИРОВАННОГО ДИСБИОЗА

В.А. Королев, О.А. Медведева, А.Д. Богомазов, Н.А. Веревкина, И.В. Королев

ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Курск, Россия

 

Эритроцитарная мембрана является удобным модельным объектом, так как имеет общие принципы строения с молекулярной структурой плазматических мембран, поэтому закономерности изменений структуры и функций мембраны эритроцитов с незначительной долей коррекции могут быть перенесены на другие мембранные системы. Изменения в структуре липидов мембран под влиянием различных факторов имеют большое значение для функционального состояния как самих мембран, так и организма в целом. При заболеваниях, которые протекают с выраженным гипоксическим синдромом, изменения структуры мембраны наиболее выражены. Эти нарушения могут наблюдаться при воздействии различных лекарственных препаратов, в т.ч. антибиотиков широкого спектра действия.

Целью исследования явилось изучение состава липидов мембран эритроцитов в условиях гентамицинассоциированного дисбиоза и коррекции его комплексным препаратом «Бифидум БАГ».

Материалы и методы. Исследование проведено на 60 мышах линии BALB/c с массой 18–20 г. Животные были разделены на три группы по 20 особей в каждой. Первая группа – контрольная (интактные мыши). Вторую группу составили животные, которым моделировали гентамицинассоциированный дисбиоз. Животные третьей группы интрагастрально получали комплексный пробиотик «Бифидум БАГ» в течение 21 дня 1 раз в сутки после формирования стойкого лекарственного дисбактериоза. Липидный состав эритроцитов определяли традиционными методами. Хроматографирование проводили по методу В.И. Крылова.

Результаты. Для коррекции патологических состояний использовали комплексный препарат «Бифидум БАГ», в состав которого, помимо живых активных видов бифидобактерий B. bifidum и B. Longum, входит растительный антиоксидант – дигидрокверцетин. Применение антибиотика широкого спектра действия (гентамицина) привело к значительному изменению количественного состава нейтральных липидов и фосфолипидов. Введение комплексного пробиотика привело к коррекции спектра липидов мембран.

Выводы. Установлено, что комплексный препарат «Бифидум БАГ» приводит к нормализации спектра липидов мембран эритроцитов при гентамицинассоциированном дисбиозе, что может быть связано с антиоксидантным, мембраностабилизирующим и антигипоксическим действием препарата.

Ключевые слова: дисбиоз, фосфолипиды, нейтральные липиды, мембрана эритроцита, «Бифидум БАГ».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Alvin C.K. Teo, Sarah C. Lee, Naomi L. Pollock, Zoe Stroud, Stephen Hall, Alpesh Thakker, Andrew R. Pitt, Timothy R. Dafforn. Analysis of SMALP co-extracted phospholipids shows distinct membrane environments for three classes of bacterial membrane protein. Scientific Reports. 2019; 9 (1): 174–189.

  2. Новицкий В.В., Рязанцева Н.В., Степовая Е.А. Физиология и патофизиология эритроцита. Томск; 2004. 202.

  3. Fuertes G., Giménez D., Esteban-Martin S. Role of membrane lipids for the activity of pore forming peptides and proteins. Adv. Exp. Med. Biol. 2010; 677: 31–55.

  4. Трошкина Н.А., Циркин В.И., Дворянский С.А. Эритроцит: строение и функции его мембраны. Вятский медицинский вестник. 2007; 2 (3): 32–40.

  5. Кузнецов В.И., Моррисон В.В., Лиско О.Б., Царева Т.Д., Сретенская Д.А., Гаврилова И.Б., Хлебожарова О.А. Липиды в структуре и функционировании биологических мембран (обзор). Саратовский научно-медицинский журнал. 2014; 10 (2): 262–266.

  6. Fabisiak J.P., Tyurina Y.Y., Tyurin V.A., Kagan V.E. Quantification of selective phosphatidylserine oxidation during apoptosis. Methods Mol. Biol. 2005; 291: 449–456.

  7. Lombard J., López-Garcίa P., Moreira D. The early evolution of lipid membranes and the three domains of life. Nat. Rev. Microbiol. 2012; 10 (7): 507–515.

  8. Агейченко А.В., Королёв В.А., Медведева О.А., Бобынцева О.В., Рыжаева В.Н. Липидный состав клеточных мембран эритроцитов при использовании гентамицина и профилактическом применении эмоксипина. Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2015; 4: 65–68.

  9. Кашкин К.П., Караев З.О. Иммунная реактивность организма и антибиотическая терапия. Л.: Медицина; 1984. 200.

  10. Кузнецов В.И., Миронова Н.И. Некоторые показатели липидов плазмы крови и эритроцитарных мембран у больных дифтерией глотки. Казанский медицинский журнал. 1996, 4: 266–269.

  11. Ohvo-Rekila H., Ramstedt B., Leppimaki P., Slot-te J.P. Cholesterol interactions with phospholipids in membranes. Prog. Lipid. Res. 2012; 41 (1): 457–468.

  12. Ольшанова К.М. Практикум по хроматографическому анализу. М.: Высш. школа; 1970. 312.

  13. Кец Э. Количественный анализ хроматографическими методами. М.: Мир; 1990. 320.

  14. Сафонова Е.Ф., Назарова А.А., Селеменев В.Ф. Выбор оптимальных параметров разделения фосфолипидов в тонком слое сорбента. Хим.-фарм. журн. 2002; 4: 41–43.

  15. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета программ Statistica. М.: МедиаСфера; 2006. 312.

  16. Владимиров Ю.А. Активные формы кислорода и азота: значение для диагностики, профилактики и терапии. Биохимия. 2004; 69 (1): 5–7.

  17. Nilsson J., Dahlgren B., Ares M. Lipoprotein – like phospholipid particles inhibit the smooth muscle cell cytotoxicity of lisophosphotidilcholine and platelet-activating factor. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2010; 18 (1): 13–19.

  18. Вязова А.В. Фосфолипиды мембран эритроцитов у больных хроническим бронхитом, сочетанным с уролитиазом. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2006; 1: 12–15.

  19. Savva M., Acheampong S. The interaction energies of cholesterol and 1,2 dioleoyl-sn-glycero-3 phosphoethanoiamine in spread mixed monolayers at the air-water interface. J. Phys. Chem. B. 2009; 113 (29): 11–20.

  20. Patrizia Lopalco, Simona Lobasso, Ruy Miguel Alfama Lopes-dos-Santos, Gilbert Van Stappen and Angela Corcelli. Lipid Profile Changes During the Development of Artemia franciscana, From Cysts to the First Two Naupliar Stages. Front. Physiol. 2019; 9: 1872.

Поступила в редакцию 25.04.2019; принята 29.09.2019.

 

Авторский коллектив

Королев Владимир Анатольевич – доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой биологии, медицинской генетики и экологии, ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России. 305041, Россия, г. Курск, ул. К. Маркса, 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-4376-4284

Медведева Ольга Анатольевна – доктор биологических наук, профессор кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии, ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России. 305041, Россия, г. Курск, ул. К. Маркса, 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-2889-155X

Богомазов Алексей Дмитриевич – кандидат медицинских наук, доцент кафедры педиатрии, ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России. 305041, Россия, г. Курск, ул. К. Маркса, 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-4636-1819

Верёвкина Наталья Андреевна – ассистент кафедры общей гигиены, ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России. 305041, Россия, г. Курск, ул. К. Маркса, 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5616-6750

Королев Иван Владимирович – студент 4 курса педиатрического факультета, ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России. 305041, Россия, г. Курск, ул. К. Маркса, 3; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-6335-4311

 

Образец цитирования

Королев В.А., Медведева О.А., Богомазов А.Д., Веревкина Н.А., Королев И.В. Особенности липидного состава клеточных мембран при коррекции комплексным препаратом «Бифидум БАГ» в условиях гентамицинассоциированного дисбиоза. Ульяновский медико-биологический журнал. 2019; 4: 25–32. DOI: 10.34014/2227-1848-2019-4-25-32