Вплив хлориду ртуті та хлориду кобальту на перекисне окислення ліпідів та активність деяких антиоксидантних ферментів в печінці, нирках та легенях щурів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти України харківський державний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

03.00.04- Біохімія

Вплив хлориду ртуті та хлориду кобальту на перекисне окислення ліпідів та активність деяких антиоксидантних ферментів в печінці, нирках та легенях щурів

Шабi Бонi Кристоф Дье-Донне

Харків 1999

Дисертацією є рукопис. Роботу виконано на кафедрі біохімії Харківського державного університету Міністерства освіти України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Каліман Павло Авксентійович, завідувач кафедрою біохімії Харківського державного університету Міністерства освіти України

Офіційні опоненти: доктор бiологiчних наук, старший науковий спiвробiтник Субота Нiна Павлiвна, провiдний науковий спiвробiтник вiддiлу бiохiмiї холодової адаптацiї iнституту проблем крiобiологiї i крiомедицини НАН України

доктор бiологiчних наук, доцент Паранiч Анатолiй Валентинович, професор кафедри молекулярної та прикладної бiофiзики радiофiзичного факультету Харкiвського державного унiверситету Мiнiстерства освiти України

Провідна установа Київський національний університет iм. Тараса Шевченка (кафедра біохімії)

Захист відбудеться “30” червня 1999 р. о 15¹⁵ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.051.17 при Харківському державному університеті Міністерства освіти України за адресою: 310077, Харків, пл. Свободи, 4, ауд.III-15.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського державного університету Міністерства освіти України за адресою: 310077, Харків-77, пл. Свободи, 4.

Автореферат розісланий 28 травня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Падалко В.І.

1. Загальна характеристика роботи

хлорид окислення антиоксидантний щур

Актуальнiсть теми. В останнiй час в зв'язку з iнтенсивним розвитком хiмiчної, нафтохiмiчної та iнших видiв промисловостi, збiльшенням застосування добрив, хiмiчних засобiв захисту рослин та нових лiкарських препаратiв однiєю з важливiших проблем бiологiї та медицини є з'ясування механiзмiв дiї на органiзм надмiрних кiлькостей мiкроелементiв. Солi кобальту та ртутi, якi є широко поширеними мiкроелементами, попадають в органiзм iз їжею, водою, безпосередньо через шкiрнi покрови i з повiтрям i звеличують ризик захворювань, що вiдомi пiд назвою "мiкроелементози" [Авцын А.П. и др., 1991].

Їх токсичнi властивостi пояснюються широким спектром дiї на структурно-функцiональний стан бiомембран i ферменти розчинної фракцiї клiтини [Давлетов Э.Г. и др., 1979; Sies H. et al., 1985; Ларский Э.Г., 1990; Трахтенберг И.М. и др., 1990; Авцын А.П. и др., 1991; Edel J. et al., 1994; Nathanson M.H. et al., 1995; Gochfeld M., 1997; Калиман П.А. и др., 1997].

Разом з тим, конкретнi бiохiмiчнi механiзми токсичної дiї солей ртутi та кобальту недостатньо вивченi [Ларский Э.Г., 1990; Авцын А.П. и др., 1991].

Вiдомо, що iони багатьох металiв i, зокрема, Hg²⁺ и Co²⁺ здатнi посилювати вiльнорадикальне окислення лiпiдiв бiомембран i знижувати надiйнiсть антиоксидантної системи [Llesuy S.F. et al., 1994; Nielsen J.B. et al., 1994; Iscan M. et al., 1995; Huang Y.L. et al., 1996]. Ця змiна прооксидантно-антиоксидантної рiвноваги може приводити до розвитку окислювального стресу та, як наслiдок, до пошкодження надмолекулярних комплексiв i життєво важливих макромолекул клiтини [Olinescu R. et al., 1994; Fulton B. et al., 1994; Барабой В.А. и др., 1997; Калиман П.А. и др., 1997; Меньщикова Е.Б. и др., 1997].

Разом з тим, у лiтературi є данi, якi свiдчать про те, що введення HgCl₂ щурам не приводить до змiн вмiсту продуктiв перекисного окислення лiпiдiв (ПОЛ) у серцi, селезiнцi та м'язах експериментальних тварин [Huang Y.L. et al., 1996]. Не виявлено збiльшення вмiсту продуктiв ПОЛ у нирках при введеннi HgCl₂ мишам [Nielsen J.B. et al., 1994]. Не змiнювався вмiст продуктiв ПОЛ у нирках щурiв i при введеннi CoCl₂ [Соколик В.В. и др., 1997]. В роботi [Jordan S.A. et al., 1990] не виявлено змiн глутатiон-S-трансферазної активностi в мiкросомах печiнки качок при годуваннi їх кормом iз хлоридом метил-ртутi. Бiльш того, показано збiльшення активностi ряду антиоксидантних ферментiв при введеннi HgCl₂ [Lash L.H. et al., 1996] i CoCl₂ [Daido A. et al., 1994; Соколик В.В. и др., 1997].

В зв'язку з важливою роллю, яку в останнiй час надають вiльнорадикальному окисленню лiпiдiв у виникненнi та розвитку рiзного роду патологiй, i, приймаючи до уваги суперечнi данi лiтератури, що було розглянуто вище, є важливим провести дослiдження динамiки змiн iнтенсивностi ПОЛ i його регуляцiї в печiнцi, нирках та легенях самцiв i самок щурiв пiсля введення їм хлориду ртутi та хлориду кобальту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертацiйна робота виконана згiдно з планом науково-дослiдної роботи "Клiтиннi та молекулярнi механiзми адаптацiї метаболiзму при окислювальному стресi" (N держреєстрацiї 0197U008188).

Мета i задачi дослiдження. Виходячи з iснуючих за теперiшнього часу уявлень про розвиток окислювального стресу при введеннi в органiзм солей важких металiв i металiв перемiнної валентностi внаслiдок порушення рiвноваги в системi прооксидантiв - антиоксидантного захисту, метою роботи було проведення порiвняльного аналiзу змiн показникiв вiльнорадикального окислення лiпiдiв i стану антиоксидантного захисту в печiнцi, нирках i легенях самцiв i самок щурiв у процесi розвитку окислювального стресу та на стадiї формування захисних реакцiй пiсля введення солей ртутi та кобальту, а також в умовах попереднього введення iнгiбiторiв бiлкового синтезу.

Виходячи з мети, були визначенi наступнi задачi:

1. Порiвняти iнтенсивнiсть спонтанного та аскорбат-iндукованого ПОЛ i вмiсту МДА в печiнцi, нирках та легенях самцiв i самок щурiв в рiзнi строки пiсля введення HgCl₂ i CoCl₂.

2. Виявити особливостi впливу HgCl₂ i CoCl₂ на деякi показники антиоксидантного захисту, а саме, вмiст вiдновленого глутатiону, активнiсть каталази та супероксиддисмутази в печiнцi, нирках i легенях щурiв в тi ж строки пiсля введення солей.

3. Дослiдити вплив iнгiбiторiв бiлкового синтезу (актиномiцину Д i циклогексимiду) на ПОЛ через 2 години пiсля введення солей. Ця постановка зумовлена тим, що на раннiх етапах формування захисних реакцiй iндукується ряд ферментiв та iнших стресорних бiлкiв, якi приймають участь в антиоксидантному захистi й адаптацiї метаболiзму.

Наукова новизна одержаних результатiв. Вперше показано вплив хлориду ртутi та хлориду кобальту в рiзнi строки пiсля їх введення на iнтенсивнiсть спонтаного та аскорбат-iндукованого ПОЛ, вмiст вiдновленого глутатiону (GSH), активнiсть каталази та супероксиддисмутази в печiнцi, нирках i легенях щурiв.

Одержано новi данi вiдносно статевих особливостей в iнтенсивностi аскорбат-iндукованого ПОЛ пiсля введення хлориду ртутi та хлориду кобальту. Виявлено, що пiдвищення iнтенсивностi аскорбат-iндукованого ПОЛ на раннiй стадiї пiсля введення хлориду ртутi корелює зi зниженням вмiсту вiдновленого глутатiону.

Пiдвищення швидкостi аскорбат-iндукованого ПОЛ в печiнцi, нирках i легенях щурiв пiсля введення солей важких металiв здiйснюється як за рахунок зниження вмiсту небiлкових антиоксидантiв, так i за рахунок змiн функцiональної активностi антиоксидантiв бiлкового походження.

Практичне значення одержаних результатiв. Одержанi в данiй роботi данi поглиблюють iснуючi уявлення про вплив сублетальних доз важких металiв на органiзм тварин.

Практичне значення роботи полягає в необхiдностi враховувати раннi вияви пошкоджуючої дiї екстремальних факторiв навколишнього середовища, якi викликають розвиток окислювального стресу, що, в свою чергу, може привести до патологiчних змiн.

Особистий внесок здобувача. При виконаннi дисертацiйної роботи автор особисто вибрав та критично оцiнив доступну лiтературу за темою дослiдження. Винесенi на захист положення i результати одержанi дисертантом самостiйно. Дисертантом разом з науковим керiвником проведено аналiз одержаних результатiв i зробленi висновки по роботi.

Апробацiя результатiв дисертацiї. Основнi положення роботи доповiдалися та обговорювалися на засiданнях кафедри бiохiмiї ХДУ i на наукових конференцiях молодих учених бiологiчного факультету та НДI бiологiї ХДУ (м. Харкiв, 1995 i 1996 рр.).

Публiкацiї. Основнi положення роботи опублiкованi у 8 наукових роботах, серед яких 6 статей i тези 2 доповiдей.

Структура та обсяг дисертацiї. Дисертацiя складається iз вступу, огляду лiтератури з проблеми, роздiлiв, що вiдображують результати власних дослiджень, висновкiв та списку використаних джерел, який мiстить 204 джерела. Роботу викладено на 111 сторiнках машинопису, iлюстровано 6 рисунками та 26 таблицею.

2. Матерiали i методи дослiдження

У дослiдах використовували 3-мiсячних самцiв i самок щурiв лiнiї Вiстар. Об'єктом дослiдження були печiнка, нирки та легенi. В залежностi вiд задачi експерименту тварини були подiленi на наступнi групи:

1. Контрольнi тварини, яким вводили фiзiологiчний розчин.

2. Тварини, яким вводили хлорид кобальту як описано [Калиман П.А. и др., 1986; Arizono K. et al., 1991].

3. Тварини, яким вводили хлорид ртутi як описано [Иванова Л.А. и др., 1982; Arizono K. et al., 1991].

4. Тварини, яким попередньо (за 30 хв) вводили актиномiцин Д (Ам Д), а потiм хлорид кобальту. Актиномiцин Д вводили внутрiшньочеревно в дозi 0,5 мг на 1 кг ваги.

5. Тварини, яким попередньо (за 30 хв) вводили актиномiцин Д, а потiм хлорид ртутi.

6. Тварини, яким вводили актиномiцин Д (контроль на антибiотик).

7. Тварини, яким попередньо (за 30 хв) вводили циклогексимiд (Ц), а потiм хлорид кобальту. Циклогексимiд вводили внутрiшньочеревно в дозi 2 мг на 1 кг ваги.

8. Тварини, яким попередньо (за 30 хв) вводили циклогексимiд, а потiм хлорид ртутi.

9. Тварини, яким вводили циклогексимiд (контроль на антибiотик).

Тварин декапiтували через 0,5, 2, 14 або 24 години пiсля основного впливу. Печiнку попередньо перфузовали охолодженим фiзiологiчним розчином, а нирки та легенi промивали в фiзiологiчному розчинi та готували гомогенати на охолодженому 1,2% KCl.

Iнтенсивнiсть спонтаного, аскорбат-iндукованого перекисного окислення лiпiдiв (ПОЛ) i вмiст малонового дiальдегiду (МДА) у тканинах визначали як описано [Строев Е.А. и др., 1986]. Екстинкцiї усiх дослiджуваних проб вимiрювали спектрофотометрично при 532 нм. Молярний коефiцiєнт екстинкцiї 1,5610⁵ М^-1см ^-1.

Каталазну активнiсть визначали за йодометричним методом як описано [Дисордисеску П. и др., 1963]. Активнiсть ферменту виражали у мкмоль H₂O₂ на мг бiлку за хв.

Про активнiсть супероксиддисмутази судили по утворенню формазану за методом Ойлера-Жезефсона [Гааль Э. и др., 1982] у модифiкацiї [Макаренко Е.В., 1988]. За одиницю активностi супероксиддисмутази приймали 50% гальмування реакцiї вiдновлення нiтросинього тетразолiю супероксидними радикалами [McCord J.M. et al., 1969]. Активнiсть ферменту (в умовних одиницях) розраховували на мг бiлку за хв.

Вмiст вiдновленого глутатiону (GSH) в тканинах печiнки, нирок i легень щурiв визначали спектрофотометрично за методом, що описано в роботi [Путилина Ф.Е., 1982]. Метод базується на визначеннi вмiсту продукту реакцiї вiдновленого глутатiону з аллоксаном, який має максимум поглинання при 305 нм. Розрахунок кiлькостi вiдновленого глутатiону в пробi проводили за допомогою калiбровочної кривої, яка була построєна по стандартним розчинам вiдновленого глутатiону, i виражали в мг%.

Вмiст бiлку в зразках визначали за методом Лоурi та спiвавторiв у модифiкацiї Мiллера [Miller G.L., 1959].

Обчислення середньостатистичного значення, стандартного вiдхилення середнього та ступеню вiрогiдностi проводили за методом Стьюдента-Фишера [Бейли Н., 1964].

3. Основнi результати дослiдження

Вплив хлориду ртутi та хлориду кобальту на iнтенсивнiсть перекисного окислення лiпiдiв у печiнцi, нирках i легенях самцiв i самок щурiв. При дослiдженнi впливу хлориду ртутi на стан перекисного окислення лiпiдiв у печiнцi, нирках i легенях самцiв щурiв установлено, що вже через 0,5 години пiсля введення солi металу iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ збiльшувалась вiдносно контролю в 1,9, 2,6 i 1,5 рази, вiдповiдно (табл. 1). В наступнi 1,5 години (тобто через 2 години пiсля введення HgCl₂) iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ знижувалась, але залишалась вiрогiдно вище, нiж у контролi. Пiдвищений рiвень ПОЛ зберiгався i через 14 годин пiсля введення солi металу. Слiд вiдзначити, що в легенях самцiв щурiв виявлено збiльшення iнтенсивностi й спонтаного ПОЛ. Одержанi данi про збiльшення iнтенсивностi ПОЛ вивчених органiв самцiв щурiв при введеннi хлориду ртутi в якiйсь мiрi узгоджуються з даними iнших авторiв [Shinada M. et al., 1990; Huang Y.L. et al., 1996] i, певно, зумовленi вичерпанням низькомолекулярних антиоксидантiв або зниженням активностi антиоксидантних ферментiв.

Введення хлориду кобальту, як i хлориду ртутi, приводило до вiрогiдного збiльшення iнтенсивностi аскорбат-iндукованого ПОЛ у печiнцi, нирках i легенях самцiв щурiв вже через 0,5 години пiсля iн'єкцiї солi металу (табл. 1). Через 2 i 24 години пiсля введення CoCl₂ iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ знижувалась. У печiнцi i легенях щурiв виявлено збiльшення iнтенсивностi спонтаного ПОЛ через 0,5 години пiсля введення солi кобальту. Вмiст МДА у органах, що вивчали, у вiдповiдь на введення хлориду кобальту суттєво не змiнювався. Не виявлено суттєвих змiн вмiсту МДА в нирках щурiв при введеннi CoCl₂ i авторами роботи [Соколик В.В. и др., 1997].

Таблиця 1 Вплив хлориду ртутi та хлориду кобальту на iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого перекисного окислення лiпiдiв у печiнцi, нирках i легенях самцiв щурiв (нмоль МДА/г тканини хв; n=6-7)

У самок дослiдних щурiв максимальна активацiя iнтенсивностi аскорбат-iндукованого ПОЛ у печiнцi та нирках спостерiгалась через 24 години пiсля введення хлориду ртутi, а в легенях - через 0,5 години (табл. 2). При цьому вiдносна активацiя аскорбат-iндукованого ПОЛ у печiнцi, нирках i легенях самок щурiв була iстотно нижче, нiж у самцiв (табл. 1, 2).

Таблиця 2 Вплив хлориду ртутi та хлориду кобальту на iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого перекисного окислення лiпiдiв у печiнцi, нирках i легенях самок щурiв (нмоль МДА/г тканини хв; n=6-7)

При дослiдженнi впливу хлориду кобальту було виявлено вiрогiдне збiльшення iнтенсивностi аскорбат-iндукованого ПОЛ у всiх вивчених тканинах самок щурiв тiльки через 24 години пiсля iн'єкцiї (табл. 2). У цьому випадку так само, як i при введеннi хлориду ртутi, вiдносна активацiя аскорбат-iндукованого ПОЛ була помiтно нижче, нiж у самцiв.

Таким чином, одержанi данi дозволяють говорити, що у самок активацiя ПОЛ максимальна на пiзнiх перiодах пiсля введення солей металiв i менш виражена, нiж у самцiв.

Установленi статевi вiдмiнностi в iнтенсивностi ПОЛ можна пояснити тим, що у самок активнiсть антиоксидантної системи пiдвищена як за рахунок антиоксидантних ферментiв [Mitchell A.E. et al., 1997] i -токоферолу [Паранiч А.В. та iн., 1992], так i за рахунок естрогенiв i прогестерону, якi мають антиоксидантнi властивостi [Sissan M.A. et al., 1995; Tang M. et al., 1996]. Вiдомо також, що адаптивнi системи самок у порiвняннi з такими самцiв мають пiдвищену резервну мiць в ситуацiях фiзiологiчних стресорних впливiв [Анищенко Т.Г., 1991].

Вплив iнгiбiторiв бiлкового синтезу та їх сумiсного використання з солями важких металiв на iнтенсивнiсть перекисного окислення лiпiдiв. Враховуючи данi лiтератури про те, що введення в органiзм солей важких металiв супроводжується iндукцiєю рiзних стресорних бiлкiв [Pinkus R. et al., 1995], у тому числi й бiлкiв, якi уберiгають клiтину вiд ушкоджуючої дiї вiльних радикалiв [Spitz D.R. et al., 1987; Polla B.S. et al., 1988], а також бiлкiв теплового шоку та iнших бiлкiв гострої фази [Троицкий Г.В., 1989], в данiй роботi було дослiджено вплив iнгiбiторiв бiлкового синтезу (актиномiцину Д i циклогексимiду) та їх сумiсного використання з солями ртутi та кобальту на iнтенсивнiсть спонтаного та аскорбат-iндукованого ПОЛ i на вмiст МДА в печiнцi, нирках i легенях щурiв.

Одержанi данi свiдчать про те, що через 2 години пiсля введення актиномiцину Д iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ в печiнцi, нирках i легенях дослiдних щурiв збiльшувалась у порiвняннi з контролем у 1,3, 1,3 i 1,5 рази, вiдповiдно (табл. 3). Вмiст МДА в печiнцi, нирках i легенях щурiв у вiдповiдь на введення актиномiцину Д зростав у 2 рази вiдносно контролю. Цi результати узгоджуються з одержаними ранiш у лабораторiї даними про вплив актиномiцину Д на iнтенсивнiсть ферментативного ПОЛ у мiтохондрiях i мiкросомах печiнки молодих i старих щурiв [Лемешко В.В. и др., 1983].

Таблиця 3 Вплив актиномiцину Д i циклогексимiду та їх сумiсного використання з солями ртутi та кобальту на iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого перекисного окислення лiпiдiв у печiнцi, нирках i легенях самок щурiв (нмоль МДА/г тканини хв; n=6-7)

Введення циклогексимiду збiльшувало iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ у печiнцi в 1,9 рази, а в нирках i легенях - в 1,4 рази у порiвняннi з контролем. У вiдповiдь на введення циклогексимiду у всiх вивчених органах зростав вмiст МДА, а в нирках i легенях - i iнтенсивнiсть спонтаного ПОЛ. Збiльшення iнтенсивностi ПОЛ у гомогенатах i мiкросомах печiнки щурiв при введеннi циклогексимiду показано i в роботах [Agostini C., 1981; Pushpendran C.K. et al., 1983].

Наведенi данi (табл. 3) дозволяють говорити, що через 2 години пiсля введення актиномiцину Д i циклогексимiду iнтенсивнiсть ПОЛ у печiнцi, нирках i легенях щурiв збiльшується, причому в печiнцi щурiв активацiя аскорбат-iндукованого ПОЛ при введеннi циклогексимiду була бiльш вираженою, нiж при введеннi актиномiцину Д.

Сумiсне введення актиномiцину Д i HgCl₂ приводило до активацiї аскорбат-iндукованого ПОЛ у печiнцi щурiв (табл. 3). Разом з тим, вiдносне збiльшення iнтенсивностi ПОЛ було таким же, як i при введеннi тiльки одного актиномiцину Д. У нирках i легенях, на вiдмiну вiд печiнки, внаслiдок сумiсного використання актиномiцину Д i HgCl₂ спостерiгалася бiльш виражена активацiя аскорбат-iндукованого ПОЛ, нiж при введеннi тiльки актиномiцину Д (табл. 3). Цi данi можуть свiдчити, що актиномiцин Д у нирках i легенях щурiв пригнiчує синтез деяких стресорних бiлкiв антиоксидантної дiї, якi iндукуються у вiдповiдь на введення HgCl₂.

При сумiсному введеннi циклогексимiду та HgCl₂ iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ i вмiст МДА у всiх вивчених органах збiльшувались у порiвняннi з контролем у тому же ступенi, що й при введеннi одного циклогексимiду (табл. 3).

Дослiдження сумiсного впливу солi iншого важкого металу (кобальту) з актиномiцином Д на iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ показало, що у всiх вивчених органах щурiв ступiнь активацiї ПОЛ через 2 години пiсля iн'єкцiї був не вище, нiж у випадку використання тiльки актиномiцину Д.

Сумiсне введення хлориду кобальту з циклогексимiдом також, як i хлориду ртутi з циклогексимiдом, збiльшувало iнтенсивнiсть аскорбат-iндукованого ПОЛ у всiх вивчених тканинах у тому же ступенi, що i введення тiльки циклогексимiду (табл. 3).

Таким чином, одержанi данi дозволяють виводити, що у всiх вивчених органах щурiв ступiнь активацiї перекисного окислення лiпiдiв при сумiсному введеннi хлориду кобальту з зазначеними антибiотиками (актиномiцин Д i циклогексимiд) i при введеннi самих антибiотикiв був однаковим. Виявленi вiдмiнностi в ступенi активацiї перекисного окислення лiпiдiв у нирках i легенях щурiв при сумiсному введеннi хлориду ртутi з актиномiцином Д i хлориду кобальту з актиномiцином Д можуть свiдчити про рiзнi шляхи порушення антиоксидантно-прооксидантної рiвноваги, яке спричинено введенням солей цих металiв.

Вплив хлориду ртутi та хлориду кобальту на вмiст вiдновленого глутатiону та каталазну i супероксиддисмутазну активностi в печiнцi, нирках i легенях щурiв. Активацiю вiльнорадикального окислення лiпiдiв при дiї ряду екстремальних чинникiв часто пов'язують з послабшенням антиоксидантного захисту [Биленко М.В., 1989; Yu B.P., 1994; Барабой В.А. и др., 1997]. У лiтературi є данi, що свiдчать про те, що при введеннi солей ртутi та солей кобальту знижуються супероксиддисмутазна, каталазна та глутатiонпероксидазна активностi тканин, а також рiвень вiдновленого глутатiону [Yohada M. et al., 1980; Llesuy S.F. et al., 1994]. Нами також установлено значне зниження каталазної активностi в печiнцi та легенях дослiдних щурiв вже через 2 години пiсля введення хлориду ртутi (табл. 4). У нирках дослiдних щурiв до цього часу суттєвих змiн каталазної активностi не було. Через 24 години пiсля введення хлориду ртутi каталазна активнiсть у печiнцi та легенях залишалась зниженою, а в нирках - зростала в 1,4 рази вiдносно контролю. Супероксиддисмутазна активнiсть була пiдвищеною в легенях через 2 години пiсля введення солi металу, а в нирках - через 24 години.

Збiльшення супероксиддисмутазної та каталазної активностей в нирках щурiв через 24 години пiсля введення HgCl₂ i збiльшення супероксиддисмутазної активностi в легенях на раннiх перiодах можна пояснити як адаптацiйне збiльшення надiйностi ферментативної антиоксидантної системи. Це може бути пов'язаним з iндукцiєю антиоксидантних ферментiв, наприклад, у вiдповiдь на збiльшення вмiсту активних форм кисню [Меньщикова Е.Б. и др., 1993], або з активацiєю цих ферментiв [Kostka B. et al., 1989].

Зважаючи на те, що вiдновлений глутатiон вiдiграє значну роль у реалiзацiї антиоксидантного захисту органiзму [Кулинский В.И. и др., 1990; Кения М.В. и др., 1993], в данiй роботi було дослiджено вплив солей ртутi та кобальту на вмiст GSH у печiнцi, нирках i легенях щурiв.

Наведенi в табл. 5 данi свiдчать, що вже через 0,5 години пiсля введення хлориду ртутi вмiст GSH у печiнцi знижувався в 1,3 рази у порiвняннi з контролем. У подальшому вмiст GSH продовжував зменшуватися i через 2 години складав тiльки 46% вiд рiвню у контрольних тварин. Через 24 години вмiст вiдновленого глутатiону в печiнцi дослiдних щурiв збiльшувався, але залишався вiрогiдно нижче рiвню контролю. Зниження концентрацiї вiдновленого глутатiону в печiнцi щурiв у раннi строки пiсля введення HgCl₂ та пiдвищення в бiльш пiзнi строки виявлено й авторами роботи [Баранник Т.В. и др., 1997].

Подiбнi двофазовi, але менш вираженi, змiни вмiсту GSH у вiдповiдь на введення HgCl₂ спостерiгалися i в легенях щурiв (табл. 5). У нирках, як у печiнцi та легенях, вмiст GSH знижувався вже через 0,5 години пiсля введення хлориду ртутi, але потiм трохи пiдвищувався до 2 годин i знову знижувався через 24 години пiсля iн'єкцiї (табл. 5).

Таблиця 4 Вплив хлориду ртутi на каталазну та супероксиддисмутазну активностi в печiнцi, нирках i легенях самок щурiв (n=5-7)

При дослiдженнi впливу хлориду кобальту на вмiст вiдновленого глутатiону встановлено, що через 0,5 години пiсля iн'єкцiї в нирках щурiв рiвень GSH знижується тiльки на 9%, в легенях не змiнюється, а в печiнцi - пiдвищується на 14% (табл. 5). У подальшому (через 2 години) вмiст GSH у печiнцi та легенях щурiв знижувався i потiм трохи пiдвищувався через 24 години пiсля iн'єкцiї. У нирках дослiдних щурiв вмiст GSH монотонно знижувався пiд час усього експерименту. Важливо вiдзначити, що зниження вмiсту вiдновленого глутатiону при введеннi хлориду кобальту у всiх вивчених органах щурiв було менш вираженим, нiж при введеннi хлориду ртутi. Це, певно, пов'язано з тим, що хлорид ртутi, в основному, безпосередньо реагує з вiдновленим глутатiоном, а хлорид кобальту - непрямим шляхом, наприклад, внаслiдок розвитку гiпоксiї тканини. Встановлена менш виражена GSH-вичерпуюча дiя CoCl₂ у порiвняннi з HgCl₂ може пояснити i менш виражену активацiю ПОЛ при введеннi хлориду кобальту (табл. 2).

Одержанi в даному роздiлi результати та данi iнших авторiв свiдчать про важливу роль антиоксидантної системи в пiдтримуваннi прооксидантно-антиоксидантної рiвноваги при введеннi хлориду кобальту та хлориду ртутi, а також дозволяють, у деякiй мiрi, пояснити виявленi особливостi активацiї ПОЛ вивченими солями металiв.

Таблиця 5 Вплив хлориду ртутi та хлориду кобальту на вмiст вiдновленого глутатiону в печiнцi, нирках i легенях самок щурiв (мг%; n=5-6)

Висновки

1. Показано, что введення солей ртутi та кобальту супроводжується активацiєю перекисного окислення лiпiдiв у печiнцi, нирках i легенях самцiв i самок щурiв.

2. Статевi особливостi впливу солей металiв на iнтенсивнiсть перекисного окислення лiпiдiв полягають в наступному:

- у самцiв максимальну активацiю аскорбат-iндукованого перекисного окислення лiпiдiв вiдзначено через 0,5 години. Динамiка змiни iнтенсивностi перекисного окислення лiпiдiв у подальшому (через 2, 14 i 24 години) залежить вiд природи металу;

- у самок активацiя перекисного окислення лiпiдiв максимальна на пiзнiх перiодах пiсля введення солей металiв i менш виражена.

3. Iнгiбiтори бiлкового синтезу (актиномiцин Д i циклогексимiд) активують аскорбат-iндуковане перекисне окислення лiпiдiв i збiльшують вмiст малонового дiальдегiду в печiнцi, нирках i легенях щурiв. Бiльш виражену активацiю перекисного окислення лiпiдiв вiдзначено в печiнцi щурiв при введеннi циклогексимiду.

4. Циклогексимiд не впливає на активацiю перекисного окислення лiпiдiв, яка спричинена введенням солей важких металiв. В той же час, актиномiцин Д приводить до додаткової активацiї перекисного окислення лiпiдiв у нирках i легенях щурiв, якi одержували хлорид ртутi.

5. Введення солей важких металiв супроводжується зниженням вмiсту вiдновленого глутатiону в печiнцi, нирках i легенях щурiв. Вiдзначено деякi особливостi динамiки вмiсту вiдновленого глутатiону пiсля введення хлориду ртутi та хлориду кобальту.

6. Виявлено зниження каталазної активностi в легенях через 2 i 24 години пiсля введення хлориду ртутi та активацiю в нирках через 24 години. Активнiсть супероксиддисмутази пiдвищена в легенях через 2 години пiсля введення солi металу, а в нирках - через 24 години.

Список праць, що вiдображають основнi положення дисертацiї

1. Шаби Бони Кристоф. Влияние хлорида ртути на скорость перекисного окисления липидов и некоторые показатели антиоксидантной защиты в печени, почках и легких крыс // Биологический вестник. - 1997. - Т. 1, N1. - С. 67-70.

2. Калиман П.А., Загайко А.Л., Шаламов Р.В., Ганусова Г.В., Баранник Т.В., Скрипник Э.В., Соколик В.В., Шаби Бони Кристоф. Содержание и состав липопротеинов крови в печени крыс и некоторые показатели окислительного стресса при введении хлорида кобальта // Укр. биохим. журн. - 1997. - Т. 69, N5-6. - С. 138-148.

3. Шаби Бони Кристоф. Влияние хлорида кобальта на скорость аскорбатзависимого перекисного окисления липидов в печени, почках и легких крыс разного возраста // Вестник проблем биологии и медицины. - Полтава - Харьков, 1998. - N9. - С. 39-44.

4. Шаби Бони Кристоф, Калиман П.А. Влияние хлорида ртути (HgCl₂) и хлорида кобальта (CoCl₂) на перекисное окисление липидов (ПОЛ) в печени, почках и легких крыс. - Харьков, 1996. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 19.01.96, N340 - Ук96.

5. Калиман П.А., Шаби Бони Кристоф. Скорость перекисного окисления липидов и активность некоторых антиоксидантных ферментов в печени, почках и легких крыс при введении хлорида ртути // Сб. науч. тр. Харьковского ин-та соц. прогресса. - Вып. 2. - Харьков: КиПи, 1997. - С. 146-148.

6. Калиман П.А., Соколик В.В., Шаби Бони Кристоф. Перекисное окисление липидов и система глутатионовой защиты в печени и почках крыс при введении хлорида кобальта // Тр. науч. конф. "Фундаментальные и прикладные аспекты современной биохимии. - С.-Петербург, 1998. - Т. 1. - С. 294-299.

7. Шаби Бони Кристоф. Влияние хлорида ртути и хлорида кобальта на перекисное окисление липидов в печени крыс // Науч. конф. молодых ученых биол. фак-та и НИИ биологии ХГУ. - Харьков, 1996. - С. 61.

8. Шаби Бони Кристоф. Влияние хлорида ртути и хлорида кобальта на перекисное окисление липидов (ПОЛ) в печени, почках и легких крыс // Науч. конф. молодых ученых биол. фак-та и НИИ биологии ХГУ. - Харьков, 1997. - С. 62.

Анотацiя

Шабi Бонi Кристоф Дье-Донне. Вплив хлориду ртутi та хлориду кобальту на перекисне окислення лiпiдiв та активнiсть деяких антиоксидантних ферментiв у печiнцi, нирках та легенях щурiв. - Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата бiологiчних наук за спецiальнiстю 03.00.04 - бiохiмiя. - Харкiвський державний унiверситет, Харкiв, 1999.

Дисертацiю присвячено вивченню впливу хлориду кобальту та хлориду ртутi на iнтенсивнiсть перекисного окислення лiпiдiв та деякi показники антиоксидантного захисту у печiнцi, нирках та легенях щурiв лiнiї Вiстар обох статей у рiзнi строки пiсля введення солей. Вивчено також вплив iнгiбiторiв бiлкового синтезу (актиномiцину Д та циклогексимiду) та їх сумiсного застосування з солями важких металiв на iнтенсивнiсть перекисного окислення лiпiдiв у печiнцi, нирках та легенях щурiв.

Показано активацiю аскорбат-iндукованого перекисного окислення лiпiдiв у дослiджених органах щурiв пiсля введення HgCl₂ та CoCl₂. Вiдзначено деякi особливостi динамiки перекисного окислення лiпiдiв, вмiсту вiдновленого глутатiону та активностi каталази та супероксиддисмутази у рiзних органах та у рiзнi строки пiсля введення солей.

Ключовi слова: перекисне окислення лiпiдiв, хлорид кобальту, хлорид ртутi, активнi форми кисню, малоновий дiальдегiд, iнгiбiтори бiлкового синтезу, актиномiцин Д, циклогексимiд, вiдновлений глутатiон, каталаза, супероксиддисмутаза.

Аннотация

Шаби Бони Кристоф Дье-Донне. Влияние хлорида ртути и хлорида кобальта на перекисное окисление липидов и активность некоторых антиоксидантных ферментов в печени, почках и легких крыс. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. - Харьковский государственный университет, Харьков, 1999.

Диссертация посвящена изучению влияния хлорида кобальта и хлорида ртути на интенсивность перекисного окисления липидов и некоторые показатели антиоксидантной защиты в печени, почках и легких крыс линии Вистар обоего пола в разные сроки после введения солей. Изучено также влияние ингибиторов белкового синтеза (актиномицина Д и циклогексимида) и их совместного применения с солями тяжелых металлов на интенсивность перекисного окисления липидов в печени, почках и легких крыс.

Показана активация аскорбат-индуцированного перекисного окисления липидов в исследованных органах крыс после введения HgCl₂ и CoCl₂. Отмечены некоторые особенности динамики перекисного окисления липидов, содержания восстановленного глутатиона и активности каталазы и супероксиддисмутазы в разных органах и в разные сроки после введения солей.

Ключевые слова: перекисное окисление липидов, хлорид кобальта, хлорид ртути, активные формы кислорода, малоновый диальдегид, ингибиторы белкового синтеза, актиномицин Д, циклогексимид, восстановленный глутатион, каталаза, супероксиддисмутаза.

Summary

Chabi Boni Christophe Dieu-Donne'. The influence of mercury chloride and cobalt chloride on lipid peroxidation and activity of some antioxidant enzymes in rat liver, kidneys and lungs. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 03.00.04 - biochemistry. - Kharkov State University, Kharkov, 1999.

The dissertation is devoted to investigation of cobalt chloride and mercury chloride effect on lipid peroxidation intensity and some indices of antioxidant protection in liver, kidneys and lungs of Wistar rats of both sexes in different periods after injection of the salts. The influence of protein synthesis inhibitors (actinomycin D and cycloheximide) and their common use with the salts of heavy metals on lipid peroxidation intensity in rat liver, kidneys and lungs was also studied.

The injection of mercury and cobalt salts was established to be accompanied by lipid peroxidation activation in liver, kidneys and lungs of male and female rats. The revealed sex peculiarities of metal salts effect on lipid peroxidation intensity lie in the fact that maximum lipid peroxidation activation in male rats was observed in half an hour after the injection and the subsequent dynamics of lipid peroxidation intensity change (in 2 and 14 or 24 hours) depended on the nature of metal. In female rats lipid peroxidation activation was maximum at the late periods after mercury chloride and cobalt chloride injection and judging by the absolute value was lower than in male rats.

Considerable reduction of catalase activity was established to be already observed in liver and lungs of experimental rats in 2 hours after mercury chloride injection. There weren't essential distinctions of this activity by that time in kidneys of experimental rats. Catalase activity remained depressed in liver and lungs in 24 hours after mercury chloride injection but increased in 1,4 times in comparison with the control in kidneys. Superoxide dismutase activity was higher in lungs in 2 hours after metal salt injection, but in kidneys - in 24 hours. Superoxide dismutase and catalase activities increase in rat kidneys in 24 hours after HgCl₂ injection and superoxide dismutase activity increase in lungs at early periods are explained as adaptational increase in reliability of enzymatic antioxidant system, for example, owing to induction or activation of antioxidant enzymes.

Investigation of mercury and cobalt salts influence on reduced glutathione content in liver, kidneys and lungs has showed that GSH content in liver, kidneys and lungs was already decreased as compared with control in half an hour after mercury chloride injection. GSH content in all studied organs remained depressed in 24 hours after mercury chloride injection too. GSH content in half an hour after cobalt chloride injection was established to decrease only by 9% in kidneys, not to change in lungs but to increase by 14% in liver. Later on GSH content in rat liver and lungs has decreased and then slightly increased by 24 hours after injection. GSH content in kidneys of experimental rats was monotonously decreasing in the course of the experiment. At the same time the lowering of GSH content in all studied rat organs after cobalt chloride injection was less expressed than after mercury chloride injection. These data are evidence of important role of antioxidant system in maintenance of prooxidant-antioxidant balance under cobalt chloride and mercury chloride injection and permit to explain to a certain extent revealed features of lipid peroxidation activation by studied metal salts as well.

Protein synthesis inhibitors (actinomycin D and cycloheximide) have activated ascorbate-induced lipid peroxidation and increased malondialdehyde content in rat liver, kidneys and lungs in 2 hours after injection. At the same time more expressed lipid peroxidation activation was recorded in rat liver under cycloheximide injection. Additional activation of lipid peroxidation in rat kidneys and lungs was established in 2 hours after common injection of actinomycin D and mercury chloride. Common injection of actinomycin D with mercury chloride or cobalt chloride didn't result in additional activation of lipid peroxidation in rat liver. Additional activation of lipid peroxidation in rat liver, kidneys and lungs wasn't found under common injection of studied metal salts with cycloheximide.

The obtained data allow to suppose that lipid peroxidation activation by heavy metal salts procceds from lowering of as non-protein antioxidants content as level of different antioxidants of protein nature.

Key words: lipid peroxidation, cobalt chloride, mercury chloride, reactive oxygen species, malondialdehyde, protein synthesis inhibitors, actinomycin D, cycloheximide, reduced glutathione, catalase, superoxide dismutase.

Размещено на Allbest.ru