Перекисне окислення ліпідів та його регуляція в організмі тварин за умов радіонуклідного впливу та при ентеросорбції

Размещено на http://www.allbest.ru

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.Н. КАРАЗІНА

УДК 577:612.014.482:615.246.2

Перекисне окислення ліпідів та його регуляція в організмі тварин за умов радіонуклідного впливу та при ентеросорбції

03.00.04 - біохімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Романько Марина Євгенівна

Харків 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті експериментальної і клінічної ветеринарної медицини Української академії аграрних наук.

Провідна установа:

Львівський національний університет ім. Івана Франка Міністерства освіти і науки України (кафедра біохімії), м. Львів.

Захист відбудеться 15.05.2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.17 Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою: 61077, м. Харків, площа Свободи, 4, ауд. ІІІ-15.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою: 61077, м. Харків, площа Свободи, 4.

Автореферат розісланий 12.04. 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат біологічних наук Падалко В.І.

АНОТАЦІЯ

Романько М.Є. Перекисне окислення ліпідів та його регуляція в організмі тварин за умов радіонуклідного впливу та при ентеросорбції. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2002.

Дисертацію присвячено вивченню інтенсивності ПОЛ та стану антиоксидантної і монооксигеназної систем за умов впливу 137Cs різної активності та ентеросорбентів. Встановлено, що в результаті впливу 137Cs реєструється посилення інтенсивності ПОЛ у тканинах щурів та в крові сільськогосподарських тварин, зниження активності ферментативної та неферментативної антиоксидантної системи у крові та адаптивне зростання активності антиоксидантних ферментів і показників монооксигеназної системи у печінці щурів. В крові корів та бугайців за даних умов впливу 137Cs активність антиоксидантної системи пригнічувалась. Застосування штучного (атоксу) та природних (вермикуліту, цеоліту) сорбентів за умов впливу 137Cs сприяло відновленню прооксидантно-антиоксидантної рівноваги організму дослідних тварин.

Ключові слова: перекисне окислення ліпідів, антиоксидантна система, монооксигеназна система, ентеросорбенти, аліментарний вплив 137Cs.

АННОТАЦИЯ

Романько М.Е. Перекисное окисление липидов и его регуляция в организме животных в условиях радионуклидного воздействия и при энтеросорбции. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, 2002.

Диссертация посвящена изучению интенсивности ПОЛ и состояния антиоксидантной и монооксигеназной систем в условиях алиментарного воздействия 137Cs разной активности и энтеросорбентов. Полученные результаты позволяют установить некоторые закономерности состояния прооксидантно-антиоксидантного гомеостаза крови (крысы, коровы, бычки) и печени (крысы), показателей белкового обмена и активности гепатоспецифических ферментов в динамике влияния 137Cs и сорбентов различного происхождения.

Показано, что в результате влияния 137Cs в тканях крыс наблюдается на 22-й день эксперимента увеличение интенсивности ПОЛ (увеличение уровня гидроперекисей липидов, вторичных ТБК-активных продуктов ПОЛ и интенсивности спонтанного ПОЛ). В крови коров и бычков уровень гидроперекисей липидов увеличивался на 10-е сутки воздействия 137Cs и сохранялся на данном уровне через 10-8 дней после переведения животных на “чистые” корма, что указывает на пролонгированность действия 137Cs в организме животных.

В условиях алиментарного воздействия 137Cs установлено, что возрастание интенсивности ПОЛ сопровождается увеличением активности ферментов антиоксидантной системы (глутатионпероксидазы, глутатион-S-трансферазы, изоцитрат- и малатдегидрогеназы) и монооксигеназной системы (цитохром Р450, N-деметилазы аминопирина и n-гидроксилазы анилина) в печени, и, наоборот, угнетением ферментативной (глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы) и неферментативной (антиокислительная активность плазмы, перекисная резистентность эритроцитов) антиоксидантной системы в крови крыс. Разнонаправленность динамики показателей антиоксидантной системы в крови и печени крыс указывает на неодинаковую чувствительность данных тканей к воздействию 137Cs, что, очевидно, обусловлено не только дозой введенного нуклида, но и особенностями его топографии в организме. Установлено, что одновременно с активацией монооксигеназной системы возрастает активность глутатион-S-трансферазы в плазме и печени крыс, что может указывать на адаптивное увеличение активности систем природной детоксикации у животных в условиях влияния 137Cs.

В крови сельськохозяйственных животных вследствие влияния 137Cs активность глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы на ранних сроках исследования снижалась. При этом в крови коров регистрировалось также снижение антиокислительной активности плазмы. После переведения сельскохозяйственных животных на “чистые” корма нормализация активности ферментов антиоксидантной системы крови регистрировалась лишь на 35-38 сутки.

Энтеросорбция в условиях влияния 137Cs, в целом, приводила к восстановлению прооксидантно-антиоксидантного равновесия. Использование вермикулита, атокса и цеолита в одинаковой мере способствовало торможению активности ПОЛ в тканях крыс и крови коров и бычков, что указывает на выраженные протективные свойства данных препаратов. Нормализацию показателей ферментативной и неферментативной антиоксидантной системы в тканях животных регистрировали на поздних сроках исследований. Эффективность влияния препаратов-сорбентов можно представить в порядке: вермикулит=атокс›цеолит›палигорскит. Антитоксические свойства сорбентов в условиях воздействия 137Cs определялись их способностью восстанавливать в крови уровень показателей белкового обмена (альбумина, мочевины, креатинина - крысы; общих протеинов - коровы, бычки) и активности гепатоспецифических ферментов - АсАТ, АлАТ и ЩФ (крысы, коровы, бычки) до таковых значений у животных групп “чистого” контроля. Результаты экспериментального обоснования биохимических механизмов воздействия энтеросорбции дает основание использовать изученные показатели как критерии оценки степени протективных свойств данных препаратов и указывают на целесообразность их использования в промышленном животноводстве в условиях экологического неблагополучия.

На основании полученных результатов разработана нормативная документация на препарат “Сорбовер” (ТУ У 46.15.411-99), которая утверждена в Государственном департаменте ветеринарной медицины Министерства аграрной политики Украины.

Ключевые слова: перекисное окисление липидов, антиоксидантная система, монооксигеназная система, энтеросорбенты, алиментарное воздействие 137Cs.

ентеросорбент ферментативний печінка

SUMMARY

Romanko M.E. Lipid peroxidation and its regulation in animal organism in conditions of radionuclide effect and enterosorbtion. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 03.00.04 - biochemistry. - Karazin's Kharkov National University, Kharkov, 2002.

The dissertation is devoted to study of lipid peroxidation intensity and state of antioxidant and monooxygenase systems in conditions of 137Cs and enterosorbents action. It was establishad that 137Cs effect resulted in intensification of lipid peroxidation in rat tissues and blood of farming animals, decrease of activity of enzymatic and non-enzymatic antioxidant systems in blood and adaptive increase of activity of antioxidant enzymes and indices of monooxygenase system in rat liver. Activity of antioxidant system in blood of cows and bull-calves was depressed in such conditions. Administration of natural (vermiculit, ceolit) and artificial (atoks) sorbents led to recovery of prooxidant-antioxidant balance of organism of experimental animals under 137Cs effect.

Key words: lipid peroxidation, antioxidant system, monooxygenase system, enterosorbents, alimentary effect of 137Cs.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Відомо, що одним із перших ефектів та найбільш інтенсивним серед процесів окислення при радіаційному впливі вважають реакції перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) [Бурлакова Е.Б. и др., 1975; Зозуля Ю.А., Барабой В.А., 2000]. Біологічні ефекти радіації обумовлені як зовнішнім опроміненням, так і внутрішнім забрудненням організму радіонуклідами за рахунок їх інкорпорування аліментарним та аерогенним шляхом. Інкорпоровані радіонукліди взаємодіють з клітинами і викликають аномальні біохімічні реакції, які призводять до утворення радіотоксинів ліпідного походження [Кудряшев Ю.Б., 1987; Standly R.S. et al., 1987; Зенкин А.С., 1997].

На цей час накопичено багато переконливих даних щодо впливу зовнішніх радіаційних факторів у сублетальних і летальних дозах на процеси ПОЛ клітин та рідин ураженого організму, але в зв'язку з погіршенням екологічної ситуації, особливо після аварії на ЧАЕС, все більшої актуальності набуває проблема низьких доз радіації. Так, раніше в експериментах in vitro було встановлено, що активність ПОЛ посилюється зі зменьшенням як потужності, так і дози опромінення [Stocks I. et al., 1971; Petkau A., 1976; Kale R.K., 1991]. При цьому інформація про стан процесів ПОЛ внаслідок впливу радіонуклідів у низьких дозах носить фрагментарний та суперечливий характер і стосується в основному лабораторних тварин і людей [Барабой В.А. и др., 1990, 1994; Верхогляд И.Н., Цудзевич Б.А., 1992; Оболенська М.Ю. та ін., 1998; Чоботько Г.М., 1999]. Дані з цього питання відносно організму сільськогосподарських тварин є дуже обмеженими як кількістю досліджених показників, так і чисельністю публікацій [Гуляко А.А. и др., 1996; Мирзоев Э.Б. и др., 1997; Tsehmistrenko S.I., 2000].

В останні десять років у практиці гуманної та ветеринарної медицини широко використовуються препарати ентеросорбентів - кремнієвміщуючих силікатів [Венглинская Е.А., 1991; Фукс П.П., 1997, 1998, 2000]. Доведено здатнiсть природних сорбентiв зв'язувати 137Cs в шлунково-кишковому тракті, блокувати його всмоктування та накопичення, що призводить до декорпорування радiонуклiдiв з органiзму тварин [Giese W., 1988; Forberg S., 1989; Бородин Ю.И. и др, 1995; Bogdanov G. et al., 1996; Богданов Г.О. та ін., 2000]. В той же час, літературні дані не дозволяють встановити загальні механізми впливу сорбентів різного походження. На жаль, відсутні комплексні дослідження, у яких би у порівняльному аспекті вивчалася направленість змін показників обмінних процесів, стану ПОЛ та його регуляції. Тому на цей час проблема біохімічного обгрунтування використання сорбентів у тваринництві за умов аліментарного впливу 137Cs висвітлена недостатньо.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою частиною досліджень, передбачених тематичним планом НДР ІЕКВМ УААН за темою 01.01: “Розробити методи виявлення імуносупресивних станів і індикації факторів, які зумовлюють зниження стійкості організму, вивчити і впровадити засоби і системи заходів, посилюючих гуморальний імунітет і загальну резистентність тварин” (№ ДР 0197U000754), а також частиною комплексних досліджень за завданням МінАП України: “Розробити та впровадити еколого-економічні принципи оцінки виробництва молока та яловичини в забруднених радіонуклідами районах полісся України” (№ ДР 01.01.U001702).

Мета і задачі досліджень. Мета роботи - визначити інтенсивність перекисного окислення ліпідів (ПОЛ), стан антиоксидантної системи (АОС) та монооксигеназної системи (МОС) у тканинах лабораторних і сільськогосподарських тварин у динаміці аліментарного впливу 137Cs та ентеросорбентів. Для досягнення мети були поставлені такі завдання:

встановити інтенсивність ПОЛ, направленість змін показників ферментативної і неферментативної АОС та монооксигеназної системи у крові та печінці щурів у динаміці впливу 137Cs з активністю 0,7 кБк/тварина/доба;

дослідити вміст продуктів ПОЛ і динаміку показників АОС у крові корів та бугайців за умов надходження “брудних” за 137Cs кормів з активністю 35 і 15 кБк/тварина/доба відповідно;

вивчити протективну дію ентеросорбентів у динаміці впливу 137Cs за показниками активності систем ПОЛ і АОС у тканинах (кров, печінка) щурів і в крові сільськогосподарських тварин;

визначити антитоксичні властивості різних ентеросорбентів за показниками білкового обміну та активністю гепатоспецифічних ферментів у крові щурів, корів та бугайців у динаміці впливу 137Cs різної активності.

Об'єкт дослідження: біохімічні механізми аліментарного впливу цезію-137 (137Cs) різної активності та ентеросорбентів.

Предмет дослідження: динаміка показників системи ПОЛ, його регуляції та МОС, білкового обміну та активності гепатоспецифічних ферментів у крові та печінці тварин за умов впливу 137Cs та ентеросорбентів.

Методи досліджень: активність ферментів та рівень біохімічних показників у тканинах крові та печінки визначали з використанням двопроменевого спектрофотометра Specord UV VIS та флуориметра Specol - 10; радіологічні дослідження виконувалися за гама-спектрометричним аналізом з використанням двох спектрометричних систем: у стаціонарних умовах на багатоканальному аналізаторі типу АDСАМ - 100 та польових відповідно - на аналізаторі типу МСА 7500 (ОRTEC, BIRCON, США).

Наукова новизна отриманих результатів. Виявлено особливості змін інтенсивності ПОЛ, активності антиоксидантної та монооксигеназної систем у тканинах щурів за умов аліментарного впливу 137Cs. Дані, які висвітлюють одночасно вплив 137Cs та ентеросорбентів на динаміку вмісту продуктів ПОЛ і показників АОС у крові корів та бугайців, отримані вперше. Встановлено властивості сорбентів виконувати коригуючу дію, а саме: запобігати надмірній активації ПОЛ та специфічно впливати на окремі ланки антиоксидантної та монооксигеназної систем захисту тканин, що виявляється в поступовому усуненні порушень, і в цілому вказує на ефективне припинення розвитку інтоксикації радіонуклідної етіології. Встановлено, що за допомогою сорбентів у крові тварин поступово відновлюються показники білкового обміну з подальшою нормалізацією активності аспартат-, аланінамінотрансфераз та лужної фосфатази (щури, корови, бугайці) до контрольного рівня. Виявлено нові дані щодо позитивного впливу сорбентів різного походження на показники активності ПОЛ, його регуляції та білкового обміну в тканинах тварин.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати поглиблюють розуміння біохімічних механізмів впливу 137Cs, який потрапляє аліментарним шляхом до організму тварин, і можуть бути основою для розробки науково-обгрунтованих схем детоксикації за допомогою ентеросорбентів. Встановлена спрямованість змін показників прооксидантно-антиоксидантної рівноваги крові та печінки тварин, що виникають за умов впливу 137Cs, дає підстави використовувати ці показники як критерії оцінки ступеню детоксикації ксенобіотиків препаратами сорбентів.

На підставі дослідження біохімічних механізмів обгрунтовано доцільність використання ентеросорбентів природного походження (вермикуліт, цеоліт, палигорскіт) у тваринництві на забруднених радіонуклідами територіях. Розроблено нормативну документацію на препарат “Сорбовер” (ТУУ 46.15.411-99), затверджену Державним департаментом ветеринарної медицини МінАП України.

Особистий внесок здобувача. Аналіз літератури за темою роботи, винесені на захист положення, біохімічні дослідження, аналіз отриманих результатів та їх узагальнення виконані дисертантом особисто. Концепція і програма дослідів на тваринах щодо визначання радіоактивного навантаження та доз сорбентів розроблено під керівництвом академіка УААН Богданова Г.О. (НАУ, м. Київ); радіологічні дослідження проводилися у Науковому центрі радіаційної медицини АМН спільно з Михайловим О.В. (м. Київ); дослідження інтенсивності процесів ПОЛ та його регуляції проведено спільно з к.б.н. Нікітченко Ю.В. (НДІ біології ХНУ, м. Харків), що знайшло відображення у співавторстві в наукових працях.

Апробація результатів дисертації. За основними положеннями дисертаційної роботи зроблено доповіді на звітних сесіях вченої ради ІЕКВМ УААН (м. Харків, 1997-2001) та науково-практичних конференціях: “Наукові досягнення в галузі ветеринарної медицини” (Інститут експериментальної і клінічної ветеринарної медицини УААН, м. Харків, 1997); “Стан та перспективи розвитку ветеринарної науки” (Інститут експериментальної і клінічної ветеринарної медицини УААН, м. Харків, 1999); “Наука. Чорнобиль-98” (м. Київ, 1999); “До сторіччя від дня народження академіка УАСГН Гжицького С.З.” (м. Львів, 1999).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових праць (5 статей у фахових виданнях, затверджених ВАК України; 2 - тез доповідей).

Обсяг та структура дисертації. Дисертацію викладено на 130 сторінках друкованого тексту і складається з розділів: вступ, огляд літератури, матеріали та методи досліджень, основні результати досліджень, заключення, висновки, список літератури, додатки. Роботу ілюстровано 33 таблицями, 6 рисунками. Список літератури включає 359 джерел.

2. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

В експериментах використовували 60 статтєвозрілих щурів-самців лінії Вістар масою 260-280 г. Тварин утримували на основному раціоні віварію (ОР) з вільним доступом до води (40 г корму/тварина/доба). Щурів було поділено на 4 групи (n=15): 1-а група - "чистий" контроль (ОР); 2-а група - "брудний" контроль (ОР*), твварини якої додатково одержували аліментарну радіаційну добавку - борошно сухих грибів з питомою активністю за 137Cs 350-380 кБк/кг; 3- та 4-а групи - дослідні, тварини яких одержували до ОР* аліментарну добавку сорбентів - вермикуліту та атоксу відповідно. Радіаційну добавку вводили щоденно протягом 22 діб із розрахунку 2 г/тварина (0,7 кБк/тварина/доба); сорбуючі добавки - щоденно додатково до ОР* протягом 22 діб із розрахунку 2 г/тварина/доба.

Питому активність 137Cs у зразках грунту, кормів, м'яса і тушках тварин вимірювали гама-спектрометрично за допомогою стаціонарної системи, яка включає багатоканальний аналізатор типу АDСАМ - 100 (16000 каналів) з напівпровідниковими германієвими детекторами типу GEM-40220.-50250 (ОRTEC, США), і польової системи - багатоканальний аналізатор типу МСА 7500 з сцинтиляційним детектором типу ЗНЗ/З (BIRCON, США) і свінцевим захистом (при експозиції 300 сек значення мінімально детектованої питомої активності (МДА) 137Cs складає 5 Бк.л-1). Значення МДА 137Cs при використанні стаціонарної системи за час виміру 1 година складає 0,3-0,4 Бк.л-1. За результатами порівняння проводилась оцінка наявності та величини систематичної похибки даних, отриманих за допомогою МСА 7500.

У дослідах на сільськогосподарських тваринах, які проводилися в виробничих умовах СПП “Хлібороб” Дубровицького р-ну Рівненської обл., використано 30 корів чорно-рябої породи поліського типу віком 7-8 років і 30 бугайців знаменсько-породного типу віком 8-10 міс (n=5-6). Тварин за принципом аналогів в основному періоді (ОП) дослідів було поділено на групи: 1-а група - “чистий” контроль (ОР), де середньодобове надходження 137Cs з сіном складало для корів і бугайців близько 3,3 і 2,1 кБк/тварина, що лежить в межах ДР; 2-а група - “брудний” контроль (ОР*), де середньодобове надходження 137Cs з сіном складало для корів і бугайців близько 35 і 15 кБк/тварина відповідно. 3-, 4-, 5- і 6-а групи - дослідні, тваринам яких до “брудних” за 137Cs кормів (ОР*) додавали сорбенти, а саме для корів: 3-я група - палигорскіт (75 г/тварина/доба), 4-а група - цеоліт (200 г/тварина/доба), 5-а група - вермикуліт (75 г/тварина/доба), 6-а група - атокс (200 г/тварина/доба). Бугайцям дослідних груп додавали сорбенти: 3-я група - вермикуліт (75 г/тварина/доба), 4-а група - атокс (200 г/тварина/доба).

У дослідах використовували природні сорбенти (вермикуліт - походженням Ковдорського родовища (Росія), цеоліт і палигорскіт - Сокирницького і Черкаського родовищ (Україна) відповідно; штучний сорбент атокс марки А-300 (високодисперсний кремнезем Si2O2 - 99,8%) - одержано з НВФ “Аксис” (Україна).

Всі піддослідні тварини утримувалися в індивідуальних, спеціально обладнаних клітках або приміщеннях. Об'єктом досліджень були плазма крові, гемолізати еритроцитів та гомогенати печінки щурів, які були отримані за загальноприйнятими методами на 7-, 14- і 22-у добу досліду. Кров для досліджень від корів відбирали через 10, 24 і 30 діб після початку ОП та 10 і 38 діб з початку заключного періоду (ЗП), коли тваринам усіх груп згодовували “чисте” сіно; від бугайців - відповідно через 10, 14 і 30 діб з початку ОП та 8 і 35 діб з початку ЗП.

Інтенсивність ПОЛ оцінювали у плазмі крові, визначаючи вміст гідроперекисів ліпідів (ГПЛ) - за методом Asakawa T. еt al. (1980) за швидкістю накопичення малонового діальдегіду (МДА), у гомогенатах печінки відповідно - за інтенсивністю спонтанного ПОЛ, визначаючи вміст ТБК(2-тіобарбітурова кислота)-активних продуктів, як описано в роботі Лемешка В.В. і Нікітченка Ю.В. (1986).

Стан АОС оцінювали за визначенням активності ферментів: глутатіонпероксидази (GSH-P) - спектрофотометрично за зменшенням рівня NADPH, як описано в роботі Лемешка В.В., Нікітченка Ю.В. і Ланкина В.З. (1985) у сполученій глутатіонредуктазній реакції; глутатіон-S-трансферази (GSH-S-T) з 1-хлор-2,4-дінітробензолом [Younes M. et al., 1980]; глутатіонредуктази (GSH-R) - флуориметрично за зменшенням рівню NADPH [Герасимов А.М., 1976]; глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (G-6P-DG), NADP+-залежних малатдегідрогенази (МDG) та ізоцитратдегідрогенази (ICDG) - флуориметрично за швидкістю відновлення NADP+ [Baquer N.Z. et al., 1967; Усатенко М.С. и др., 1974; Bauman D.E. et al., 1970.]. Антиокислювальну активність (АОА) плазми крові визначали як описано в роботі Клебанова Г.І. (1988); перекисну резистентність еритроцитів (ПРЕ) - за методом Jager F.C. (1968).

Активність МОС визначали за вмістом цитохрому Р450 [Takashi M., 1976] та активністю N-деметилази амінопірину і n-гідроксилази аніліну [Карузина И.И., Арчаков А.И., 1977]. Вміст білку в зразках визначали за методом Лоурі у модифікації Miller G.L. (1959). Вміст альбуміну, холестерину, сечовини, креатиніну та активність аланін-, аспартатамінотрансфераз (АлАТ, АсАТ) та лужної фосфатази (ЛФ) в плазмі крові визначали з використанням наборів реактивів фірми “Реагент” (Україна). Математичну обробку одержаних даних виконували за допомогою методів варіаційної статистики [Урбах В.Ю., 1964; Лакин Г.Ф., 1980].

3. ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Інтенсивність перекисного окислення ліпідів та його регуляція в організмі тварин у динаміці аліментарного впливу 137Cs. Результати досліджень інтенсивності процесів ПОЛ у крові та печінці щурів з групи “брудного” контролю свідчать про те, що накопичення продуктів пероксидації, як і активація спонтанного ПОЛ, реєструвалося тільки на 22-у добу впливу 137Cs. Так, з рис. 1 видно, що вміст ГПЛ у плазмі крові щурів зростав на 33 % (р 0,05) від контрольного рівня. Динаміка утворення продуктів ПОЛ у крові узгоджується з підвищенням інтенсивності ПОЛ у печінці, а саме - інтенсивності спонтанного ПОЛ і вмісту ТБК-активних продуктів на 64 і 57 % відповідно (р 0,05). З літературних даних відомо, що іонізуюча радіація в низьких дозах викликає зниження вмісту тіолів та пригнічює процеси антиоксидантного захисту [Berger N., 1985; Yamaoka K. et al., 1991; Верхогляд І.Н., Цудзевич Б.А., 1992]. Так, у дослідженнях встановлено, що вже на ранніх строках впливу 137Cs визначається порушення активності АОС: як ферментативної ії ланки (табл. 1), так і неферментативної. Так, на 7-у добу впливу 137Cs, коли ще не відбувалось активації ПОЛ, у крові щурів було зафіксовано зростання рівня АОА плазми на 25 % та зниження ПРЕ відносно значень у “чистому” контролі так, що процент гемолізу підвищувався до 20,4±0,4 % (р 0,05). Різноспрямованість динаміки змін даних показників, що характеризують стан неферментативної АОС, можна пояснити як активацією окисних процесів у мембранах, так і напруженням у роботі ферментативної GSH-залежної АОС [Цветкова Т.В., Цокур Е.В., 1988].

Таблиця 1 Активність показників ферментативної антиоксидантної системи в тканинах щурів у динаміці впливу 137Cs (М±м, n=15)

Примітка тут і далі: 1. ОР - група “чистого” контролю; 2. ОР* - група “брудного” контролю; 3. * - різниця вірогідна відносно показника групи “чистого” контролю (р0,05)

На 7-у добу впливу 137Cs у гемолізатах еритроцитів щурів було визначено активацію ферментативної АОС, а саме підвищення активності GSH-P, GSH-R і G-6P-DG на 46, 34 і 42 % (р 0,05) відповідно (табл. 1), а в плазмі крові, навпаки, зниження активності GSH-P і GSH-S-T, яке складало 80,4 і 63,1 % відповідно від значень у “чистому” контролі.

На 14-у добу впливу 137Cs активність неферментативної і ферментативної GSH-залежної АОС у плазмі та еритроцитах щурів вірогідно не відрізнялася від контрольних значень даних показників, за виключенням рівня ПРЕ. В цей час показник ПРЕ залишався зниженим від його значень у “чистому” контролі, а процент гемолізу складав 23,80,2 (р 0,05).

Слід відмітити, що за умов 14-добового впливу 137Cs у гомогенатах печінки щурів показники ферментативної регуляції ПОЛ, а саме: активність GSH-P, GSH-R, GSH-S-T і МDG суттєво не відрізнялась від значень даних показників у групі “чистого” контролю (табл. 1). Виключення складало зниження активності ІСDG на 14-у добу досліду (р 0,05).

22-добове додавання щурам аліментарної добавки 137Cs призводило в цілому до пригнічення активності АОС у крові та до активації її у печінці на фоні вірогідного посилення інтенсивності ПОЛ в обох тканинах (табл. 1 і рис. 1). При цьому в крові продовжувалося зниження активності GSH-P (плазма, еритроцити) і GSH-R (еритроцити) (р 0,05), що може бути пов'язаним зі зниженням концентрації глутатіону [Avissar Nelly et al., 1994].

Послідовне, протягом досліду зниження інтегрального показника антиоксидантної резистентності організму - ПРЕ може свідчити про пригнічення потенційної стійкості мембран даних клітин до дії перекисів [Jager F.G., 1968]. Однією з причин цього може бути компенсаторне витрачання пулу природних антиоксидантів, на що вказує встановлене нами на 22-у добу впливу 137Cs зниження рівня АОА на 27 %.

З табл. 1 видно, що в цей час у печінці тварин, навпаки, визначали підвищення активності ферментів АОС. Так, активність GSH-P і GSH-R складала 148 і 128 % відповідно від їх активності у “чистому” контролі. Активність ізоцитрат- і малатдегідрогенази теж зростала в цей час досліду на 47 і 54 % відповідно (р 0,05).

Слід відзначити, що на 22-у добу досліду у плазмі крові і печінці щурів встановлено підвищення активності GSH-S-T на 30 і 61 % відносно значень у “чистому” контролі (рис. 2). Оскільки глутатіон-S-трансфераза приймає участь в ІІ фазі детоксикації [Nishihara T. et al., 1991], зареєстроване нами одночасне підвищення активності GSH-S-T та монооксигеназної системи (зростання вмісту цитохрому Р450 на 24 % та активності N-деметилази амінопірину і n-гідроксилази аніліну на 52 і 36 % відповідно від значень у “чистому” контролі (р 0,05)) можна трактувати, як адаптивне посилення активності власних детоксикаційних систем ураженого 137Cs організму тварин.

Узагальнюючи результати по даному підрозділу роботи, можна підкреслити ряд особливостей. По-перше, активація ПОЛ в обох тканинах щурів реєструвалася тільки на пізніх строках впливу 137Cs і супроводжувалась виснаженням активності неферментативної та ферментативної АОС у крові з одного боку, а з другого - адаптивною активацією у печінці тварин її ферментної ланки та активності монооксигеназної системи. По-друге, виявлено різноспрямованість змін активності АОС у тканинах крові та печінки щурів, що вказує на різну чутливість даних тканин щодо дії 137Cs і обумовлюється не тільки дозою введенного нукліду, а й особливістю його топографії в організмі. Дане твердження узгоджується з повідомленням про специфічну дію 137Cs на кров, коли нуклід накопичується у форменних елементах в 15 раз інтенсивніше, ніж у плазмі [Журавлев В.Ф., 1990].

При дослідженні інтенсивності ПОЛ та показників АОС у крові сільськогосподарських тварин за умов аліментарного впливу 137Cs встановлено, що у плазмі крові корів і бугайців вже на ранніх строках досліду вміст ГПЛ зростав відносно значень у “чистому” контролі (р 0,05), залишаючись вірогідно підвищеним протягом всього ОП і навіть через 10-8 діб після переведення тварин на “чисті” корми (ЗП) (рис. 3). Зниження вмісту ГПЛ у крові тварин до контрольного рівня реєструвалося лише на 35- і 38-у добу заключного періоду.

За умов впливу 137Cs активність ферментативної АОС також зазнавала порушень. На 10- і 14-у добу ОП в еритроцитах корів і бугайців встановлено зниження активності GSH-P і GSH-R (р 0,05); у корів також знижувався рівень АОА плазми на 19 % і зростала активність G-6P-DG еритроцитів на 50 % від значень у “чистому” контролі. Слід відмітити, що за умов впливу 137Cs протягом всього основного та заключного періодів АОА і активність G-6P-DG у крові бугайців не змінювалися.

На 24-у добу основного періоду в крові корів встановлено зростання активності GSH-P і GSH-R (р 0,05), яке наближалося на 30-у добу ОП до рівня у “чистому” контролі, після чого, на 10-у добу ЗП, знову зростала активність GSH-P і знижувалась активність GSH-R (р 0,05). В цей час АОА і активність G-6P-DG вірогідно не змінювалися, залишаючись наприкінці досліду на рівні контрольних значень. При переведенні бугайців на “чисті” корми (8-а доба ЗП) активність ферментів продовжувала знижуватися і складала відповідно для GSH-P - 85 %, а для GSH-R - 73 % від значень у “чистому” контролі. Нормалізація активності ферментів АОС у крові корів і бугайців відбувалася лише на пізніх строках ЗП (38- і 35-а доба відповідно), коли вже не реєструвалося накопичення продуктів ПОЛ.

Підсумовуючи результати, що отримані в даній частині роботи, слід відмітити, що вже на ранніх строках впливу 137Cs у крові тварин обох статєвовікових груп встановлена активація ПОЛ і зниження надійності АОС, яке залишається і після переведення тварин лише на “чисті” корми у заключному періоді та вказує на пролонговану дію радіонуклідів.

Вплив ентеросорбентів на прооксидантно-антиоксидантну рівновагу крові та печінки тварин за умов аліментарного впливу 137Cs. У зв'язку з тим, що зрушення рівноваги прооксидантно-антиоксидантних процесів є одним із механізмів впливу радіації, актуальним є пошук шляхів гальмування надлишкової активації ПОЛ. Виходячи з цього, за даної моделі дії 137Cs є перспективним використання детоксикаційної терапії не лише з метою декорпорування радіонуклідів, але й для підтримки прооксидантно-антиоксидантного гомеостазу організму. У дослідах по визначенню впливу штучного і природних ентеросорбентів за умов аліментарної дії 137Cs різної активності встановлено, що дані препарати виявляли неоднакові як декорпоруючий, так і антитоксичний ефекти. Так, при додатковому згодовуванні дослідним щурам вермикуліту і атоксу, кратність зниження 137Cs в їх тушках, починаючи з 14-ї доби досліду, складала у середньому 12,1 і 1,5 рази відповідно (р 0,05) (табл. 2).

Таблиця 2 Питома активність цезію-137 в тушках щурів, які одержували “чистий” (ОР), “брудний” (ОР*) раціони годівлі за 137Cs, Бк/кг та добавки сорбентів (М±м, n=15)

Примітка тут і далі: 1. * - різниця вірогідна відносно показника групи “чистого” контролю (р 0,05); 2. ^ - різниця вірогідна відносно показника групи “брудного ” контролю (р 0,05); 3. ОР*+ В - “брудний” контроль + добавка вермикуліту; 4. ОР*+А - “брудний” контроль + добавка атоксу.

При дослідженні інтенсивності ПОЛ за умов впливу 137Cs та при ентеросорбції встановлено, що при додаванні всіх сорбентів активність ПОЛ як у крові (щури, корови, бугайці), так і у печінці (щури) знаходилась на рівні значень у групі тварин “чистого” контролю (рис. 4). Виключення складало зростання вмісту ГПЛ на 30-у добу основного періоду у плазмі корів, які отримували палигорскіт - на 21 %, і бугайців, яким додавали атокс - на 27 % відповідно (р 0,05).

Встановлено коригуючу дію сорбентів за умов впливу 137Cs щодо динаміки змін більшості показників АОС у тканинах дослідних тварин. Так, внаслідок 22-добового згодовування щурам вермикуліту і атоксу визначено відновлення активності ферментів до значень у “чистому” контролі: GSH-R і G-6P-DG - в еритроцитах і печінці; GSH-P - в еритроцитах; МDG - у печінці. Також зареєстровано підвищення рівня показників неферментативної АОС: АОА плазми і ПРЕ до значень даних показників у групі “чистого” контролю. Виключення складало подальше зниження у плазмі і підвищення у печінці щурів на 22-у добу досліду активності GSH-P (р 0,05) (табл. 3).

Здатність ентеросорбентів нормалізувати порушення активності ферментативної АОС у крові бугайців і загальної АОС у плазмі корів за умов дії 137Cs було зареєстровано тільки на 10-8 добу заключного періоду. Ефективність дії препаратів-сорбентів можна уявити в наступному порядку: вермикуліт = атокс › цеоліт › палигорскіт.

Можна припустити, що ентеросорбенти приймають участь в механізмах гальмування процесів ПОЛ за умов дії 137Cs як безпосередньо - шляхом зв'язування та виведення радіонуклідів, так і опосередковано - шляхом нормалізації АОС та утилізації токсичних продуктів ПОЛ через МОС. Застосування атоксу сприяло зниженню рівня цитохрому Р450 і активності N-деметилази амінопірину та n-гідроксилази аніліну у гомогенатах печінки щурів до значень у “чистому” контролі. На відміну від атоксу, застосування вермикуліту призводило до нормалізації лише активності n-гідроксилази аніліну. Встановлені особливості ефектів ентеросорбції на стан МОС можуть свідчити про те, що атокс більш активно адсорбує екзо- та ендотоксичні метаболіти, які утворюються в організмі тварин за умов аліментарного впливу 137Cs. Однак важливо підкреслити, що вже через 7 діб згодовування тваринам вермикуліту відбувалося відновлення активності GSH-S-T у плазмі крові до значень у “чистому” контролі, а при додаванні атоксу - лише на 22-у добу (табл. 3).

В цілому, отримані результати свідчать про здатність досліджуваних сорбентів нормалізувати інтенсивність ПОЛ та активність антиоксидантної і монооксигеназної систем, що вказує на певні протективні властивості даних препаратів.

Таблиця 3 Активність глутатіонпероксидази та глутатіон-S-трансферази плазми крові щурів у динаміці впливу 137Cs та сорбентів (М±m, n=15)

Вплив ентеросорбентів на показники білкового обміну та активність гепатоспецифічних ферментів крові тварин за умов аліментарного впливу 137Cs. Проведеними дослідженнями встановлено, що тривалий аліментарний вплив 137Cs різної активності викликає порушення білок-синтетичної функції печінки, а саме: у плазмі щурів за відсутності змін вмісту загальних протеїнів, зафіксовано зниження концентрації альбумінів на 23 % (табл. 4); у плазмі крові корів і бугайців встановлено гіпопротеїнемію, що виражається у зниженні вмісту загального білка на 10 і 15 % відповідно (р 0,05) від значень у “чистому” контролі. Одержані результати узгоджуються з даними літератури стосовно гомеостазу крові корів, які утримувалися в III та IV зонах радіаційного контролю [Лігоміна І.П., 2000]. Згодовування щурам вермикуліту і атоксу (14-а доба), коровам - цеоліту і атоксу (24-а доба ОП), бугайцям - вермикуліту і атоксу (10-а доба ОП) сприяло відновленню показників відповідної функції до значень у “чистому” контролі. Відсутність негативного впливу сорбентів на рівень загальних протеїнів і загального холестерину у крові щурів також характеризує селективність адсорбуючих властивостей даних препаратів.

Таблиця 4 Вміст альбуміну, сечовини та креатиніну в плазмі крові щурів у динаміці впливу 137Cs та ентеросорбентів (М±m, n=15)

Відомо, що активність гепатоспецифічних ферментів у крові пропорційна ступеню порушення гепатоцитів та глибині патологічного процесу [Хазанов А.И., 1988]. У плазмі щурів на 14-у добу впливу 137Cs визначено гіперферментемію обох трансаміназ, тоді як на 22-у добу досліду зростала лише активність АсАТ на 30 %, а активність ЛФ зростала на 54 % (р 0,05) від значень у “чистому” контролі, що є ознакою цитолізу та посилення розвитку патології. Застосування сорбентів впливало позитивно, поступово знижуючи активність даних ферментів до рівня у “чистому” контролі.

У крові сільськогосподарських тварин, навпаки, вже на ранніх строках впливу 137Cs спостерігалася гіпоферментемія АсАТ, АлАТ та ЛФ на 22, 13 та 17 % для корів і на 13, 10 та 8 % для бугайців відповідно (р 0,05). Встановлена різноспрямованість змін активності даних ферментів у крові щурів та сільськогосподарських тварин може бути зумовлена їх різною чутливістю щодо дії 137Cs та/або величиною його дози. При застосуванні запропонованих сорбентів активність досліджених ферментів у плазмі корів і бугайців послідовно відновлювалась до рівня їх активності у “чистому” контролі.

За умов впливу 137Cs у крові щурів було визначено зростання вмісту кінцевих продуктів азотистого розпаду (табл. 4): на пізніх строках досліду рівня сечовини на 38 % і послідовне, починаючи з 7-ї доби, креатиніну у середньому на 28-48 % від рівня у “чистому” контролі. Накопичення у крові тварин даних метаболітів, з одного боку, може бути індуковано протеолізом та надмірним утворенням аміаку [Мардашко А.А., 1998], з другого - свідчить про зниження швидкості клубочкової фільтрації в нирках [Власик Л.І., 2000]. Встановлено, що додавання обох сорбентів викликає у плазмі щурів зниження значень даних показників до рівня у “чистому” контролі. Так, після 22-добового згодовування вермикуліту і атоксу вміст сечовини у плазмі щурів складав 49,3 і 52,7 %, а креатиніну - відповідно 66 і 59 % (р 0,05) від значень у групі “брудного ” контролю.

Аналіз результатів досліджень класичних показників білкового обміну та активності гепатоспецифічних ферментів виявляє характерні ознаки розвитку токсикозу в організмі тварин внаслідок аліментарного впливу 137Cs. Додаткове згодовування різних сорбентів, в цілому, виявляло коригуючу дію щодо визначених зрушень. Відновлюючи рівень активності ферментів і нормалізуючи рівень показників білкового обміну у обох видів тварин, сорбенти виявляють антитоксичні ефекти на організм тварин взагалі та на органи детоксикації - зокрема, у тому числі на печінку.

На підставі одержаних результатів досліджень було розроблено нормативну документацію на препарат “Сорбовер”(діюча речовина - вермикуліт), якому властиві певні адсорбуючі та детоксикаційні властивості.

ВИСНОВКИ

У тканинах щурів, корів та бугайців за умов аліментарного впливу 137Cs встановлено посилення інтенсивності ПОЛ з відповідними змінами його регуляції. За даної моделі визначено, що протективна дія ентеросорбентів зумовлена упередженням надмірного накопичення продуктів ПОЛ, відновленням показників антиоксидантної та монооксигеназної систем та гальмуванням розвитку токсичних змін у тканинах тварин, що в цілому підтверджує ключову роль даних процесів у радіаційному патогенезі.

Активація ПОЛ відбувається у щурів на 22-у добу впливу 137Cs (зростання у плазмі крові та печінці вмісту ГПЛ і ТБК-активних продуктів на 33 і 57 % відповідно; посилення у печінці інтенсивності спонтанного ПОЛ на 64 %). У крові корів та бугайців підвищення вмісту ГПЛ реєструється на 10-у добу досліду, залишаючись на цьому рівні навіть на 10-8-у добу після припинення впливу 137Cs (р 0,05).

Встановлено, що за умов впливу 137Cs активація ПОЛ супроводжується посиленням активності ферментів АОС (GSH-Р, GSH-S-Т, IСDG і MDG) у печінці та пригніченням активності ферментативної і неферментативної АОС (GSH-P, GSH-R, АОА, ПРЕ) у крові щурів (р 0,05).

Виявлено одночасне підвищення активності МОС (зростання вмісту цитохрому Р450 на 24 % та активності N-деметилази амінопірину і n-гідроксилази аніліну на 52 і 36 % відповідно) і активності глутатіон-S-трансферази у плазмі та печінці щурів на 30 і 61 % відповідно (р 0,05).

Активність GSH-P і GSH-R еритроцитів корів і бугайців за умов впливу 137Cs на ранніх строках досліду знижується (р 0,05), при цьому у корів додатково зменшується рівень АОА на 19 % та зростає активність G-6P-DG на 50 %; після переведення тварин на “чисті” корми активність GSH-Р зростає у корів та пригнічується у бугайців (р 0,05).

Введення до забруднених 137Cs кормів вермикуліту, атоксу та цеоліту в однаковій мірі сприяє утриманню інтенсивності ПОЛ у тканинах щурів та крові корів і бугайців на рівні значень у групі “чистого” контролю.

Ентеросорбція сприяє нормалізації більшості показників АОС у щурів, корів і бугайців; ефективність дії сорбентів можна уявити в такому порядку: вермикуліт=атокс›цеоліт›палигорскіт.

Застосування атоксу, на відміну від вермикуліту, сприяє нормалізації всіх показників МОС (вміст цитохрому Р450, активність N-деметилази амінопірину і n-гідроксилази аніліну) до значень у “чистому” контролі.

Встановлено антитоксичні властивості сорбентів за умов дії 137Cs. Нормалізація рівня альбумінів (щури) та загальних протеїнів (корови, бугайці), креатиніну та сечовини (щури) з подальшим відновленням активності АсАТ, АлАТ і ЛФ (щури, корови, бугайці) до значень у “чистому” контролі вказує на усунення пострадіаційних метаболічних зрушень.

За підсумком аналізу досліджуваних показників ефект детоксикації при дії вермикуліту виявлено на більш ранніх строках досліду, що вказує на доцільність застосування даного сорбенту з метою коригування метаболічних зрушень в напрямку підтримання функціонального стану клітин, що уражені 137Cs. Виходячи з одержаних результатів, розроблено пакет нормативної документації на препарат “Сорбовер” (ТУ У 46.15.411-99).

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ЩО ВІДОБРАЖАЮТЬ ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Фукс П.П., Нікітченко Ю.В., Романько М.Є. Вплив сорбуючої домішки на стан перекисного окислення ліпідів та антиоксидантну активність крові бичків на фоні годівлі контамінованими 137Cs кормами // Науковий вісник національного аграрного ун-ту. - К., 1998. - № 11. - С.112-115.

2. Вплив аліментарного радіонуклідного навантаження на стан гепато-ренальної системи щурів / П.П. Фукс, Г.О. Богданов, М.Є. Романько, Л.В. Коваленко, О.В. Михайлов // Біологія тварин. - 1999. - Т. 1, № 2. - С. 145-148.

3. Перекисне окиснення ліпідів крові корів та його регуляція при ентеросорбції за умов аліментарного радіонуклідного впливу / П.П. Фукс, М.Є. Романько, Ю.В. Нікітченко, Г.О. Богданов // Вісник Білоцерківського держ. аграрного ун-ту. - Б. Церква, 2000. - Вип. 14. - С. 261-267.

4. Стан прооксидантно-антиоксидантної системи крові великої рогатої худоби за умов аліментарного радіонуклідного впливу / М. Романько, П. Фукс, Г. Богданов, Ю. Нікітченко, В. Дзюба // Біологія тварин. - 2001. - Т. 3 , № 1. - С. 152-156.

5. Пероксидне окислення ліпідів і його регуляція у крові та печінці щурів за умов експериментального аліментарного радіонуклідного впливу (137Cs) / Ю.В. Нікітченко, М.Є. Романько, В.М. Дзюба, П.П. Фукс // Укр. біохім. журн. - 2001. - Т. 73, № 5. - С. 43-48.

6. Фукс П.П., Романько М.Є., Руденко О.П. Біохімічні аспекти порушень гомеостазу організму корів в умовах радіоактивного навантаження // Вет. медицина: Міжвід. темат. наук. зб. - Харків, 1999. - Вип. 76. - С. 222-226.

7. Зниження гепатотоксичної дії радіонуклідів в організмі щурів при ентеросорбції /П.П. Фукс, Г.О. Богданов, М.Є. Романько, Л.В. Коваленко, В.О. Ушкалов, О.В. Михайлов // Науково-техн. бюл. Інституту землеробства і біології тварин (Серія - фізіологія і біохімія). - Львів, 1999. - Вип. 1(3). - С. 285-288.

8. Фукс П.П., Головко А.М., Ушкалов В.О., Романько М.Є. Щодо механізму дії ентеросорбентів при еферентних методах терапії // Вет. медицина: Міжвід. темат. наук. зб. - Харків, 2000. - Вип. 77. - С. 313-318.

9. Богданов Г.О., Фукс П.П., Квачов В.Г., Сокирко Т.О., Нікітченко Ю.В., Романько М.Є. Імунопатологічні і біохімічні аспекти порушень фізіологічного стану тварин в умовах різного радіоактивного навантаження // Тези доп. наук.-практ. конф. “Наука. Чорнобиль-98.” - К., 1999. - С. 50-51.

10. Богданов Г.О., Фукс П.П., Квачов В.Г., Сокирко Т.О., Романько М.Є., Ушкалов В.О. Роль ентеросорбції в підтриманні імунологічного та метаболічного гомеостазу великої рогатої худоби при згодовуванні забруднених радіоцезієм кормів // Тези доп. наук.-практ. конф. “Наука. Чорнобиль-98” - К., 1999. - С. 48-49.

Размещено на Allbest.ru