Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут біології тварин УААН

УДК 615.916'1:546.173/.48-06:612.015.3]-092.9

03.00.04 - біохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Особливості обміну білків в організмі білих щурів, уражених кадмієм, нітритом і низькими дозами радіації, та способи їх корекції

Острівка Оксана Іванівна

Львів - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Тернопільському державному медичному університеті імені І.Я. Горбачевського МОЗ України.

Науковий керівник - доктор медичних наук, професор Гонський Ярослав Іванович, Тернопільський державний медичний університет ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України, професор кафедри медичної біохімії та клініко-лабораторної діагностики.

Офіційні опоненти:

- доктор біологічних наук, професор Сологуб Леонід Ілліч, Інститут біології тварин УААН, головний науковий співробітник лабораторії обміну речовин;

- доктор біологічних наук, професор Мещишен Іван Федорович, Буковинський державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри медичної хімії.

Захист відбудеться 9 жовтня 2007 р. о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01 в Інституті біології тварин УААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. В.Стуса, 38.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту біології тварин УААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. В. Стуса, 38.

Автореферат розісланий 7 вересня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Віщур О.І.

Анотація

Острівка О.І. Особливості обміну білків в організмі білих щурів, уражених кадмієм, нітритом і низькими дозами радіації та способи їх корекції. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. Інститут біології тварин УААН. - Львів, 2007.

Робота присвячена дослідженню білкового обміну, ферментативної антиоксидантної та детоксикаційної систем, ендогенної інтоксикації, функціонального стану мембранних структур клітин, перекисного окиснення білків в організмі щурів за ізольованої, комбінованої та поєднаної дії хлориду кадмію та нітриту натрію на тлі низьких доз радіаційного опромінення. Впливу металокомплексу, ентеросорбенту фібрабет та L-аргініну на вказані порушення. Встановлено, що за ізольованої, комбінованої та поєднаної дії вищезазначених чинників в організмі тварин спостерігається зниження інтенсивності синтезу білка та його фракцій, посилюються вільнорадикальні процеси, зростає ендогенна інтоксикація, знижується детоксикаційна функція печінки, зміни у ферментативній антиоксидантній системі, підвищується проникність плазматичних мембран. Використання мeталокомплексу гістидинату міді, ентеросорбенту фібрабет та L-аргініну з метою корекції виявлених порушень, призводить до зменшення токсичної дії вказаних ксенобіотиків, про що свідчить нормалізація вмісту загального білка та його фракцій, зменшення порушень у ферментативній антиоксиднтній та детоксикаційній системах організму тварин.

Ключові слова: хлорид кадмію, рентгенопромінення, нітрит натрію, білковий обмін, окиснювальна модифікація білків, ферментативна антиоксидантна система, детоксикаційна система, фібрабет, гістидинат міді, L-аргінін.

Аннотация

Остривка О.И. Особенности обмена белков в организме белых крыс, пораженных кадмием, нитритом, низкими дозами радиации и способы их коррекции - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Институт биологии животных. - Львов, 2007.

Работа посвящена исследованию белкового обмена, ферментативной антиоксидантной и детоксикационной систем, эндогенной интоксикации, функционального состояния мембранных структур клеток, перекисного окисления белков в организме крыс при изолированном и комбинированном действии хлорида кадмия и нитрита натрия на фоне низких доз радиационного облучения. Влиянию металлокомплекса гистидината меди, энтеросорбента фибрабет и L-аргинина на вызванные нарушения.

Во время проведения исследований по изучению изолированного, комбинированного и совместного действия хлорида кадмия, нитрита натрия на фоне низких доз рентгеновского облучения в организме животных наблюдалось снижение синтеза белка и его фракций (гипопротеинемия и диспротеинемия), усиливаются свободнорадикальные процессы (окислительная модификация белков) что супровождалось развитием синдрома эндогенной интоксикации: возросло содержание молекул средей массы в сыворотке крови, снижалась дезинтоксикационная функция печени, наблюдались изменения в активности ферментов-антиоксидантов (увеличение активности каталазы и содержания церуллоплазмина), повышалась проницаемость плазматических мембран (увеличение активности АлАТ и АсАТ).

Полученные результаты дали возможность предложить гипотетическую схему развития нарушений в условиях радиационно-химического токсикоза.

С целью коррекции нами было использовано металлокомплекс гистидинат меди, энтеросорбент фибрабет и аминокислоту L-аргинин. Применяемые препараты способны коррегировать нарушения процессов белкового обмена и свободнорадикального окисления, ферментативной антиоксидантной и детоксикационной систем. В особенности, гистидинат меди проявлял более выраженное влияние на состояние антиоксидантной системы, эндогенную интоксикацию организма, состояние окислительно модифицированных белков в сравнении с L-аргинином. Способность гистидината меди связывать активные формы кислорода и токсины биологического происхождения, а также выраженные антиоксидантные свойства обуславливают использование его в условиях токсического влияния ксенобиотиков на организм человека и животных.

Объединенное действие L-аргинина и энтеросорбента фибрабет проявляло более выраженное позитивное влияние на сосотояние белкового обмена (общего белка и его фракций), мочевины и креатинина чем влияние самого L-аргинина. Такое преобладающее влияние L-аргинина и энтеросорбента фибрабет можна объяснить тем, что L-аргинин используется во всех тканях для босинтеза белков и является поставщиком амидина для образования гуанидинуксусной кислоты с последующим синтезом креатинина. Введение L-аргинина необходимо для возобновления белкового баланса, а также для усиления образования мочевины с целью детоксикации аммиака. L-аргинин принимает участие в нейтрализации аммиака, таким способом повышает детоксикационную функцию гепатоцитов путем повышения активности аргиназы, которая принимает участие в орнитиновом цыкле.

Энтеросорбент фибрабет, связывая токсины нормализирует показатели белкового обмена. Полученные результаты свидетельствуют о большей эффективности влияния на белковый обмен объединенного применения L-аргинина и энтеросорбента фибрабет в сравнении с изолированным их введением или, применением гистидината меди. Проведенные исследования дают возможность рекомендовать коррегирующие средства для дальнейшего изучения с целью использования их при острых радиационных и химических поражениях.

Ключевые слова: хлорид кадмия, рентгеноблучение, нитрит натрия, белковый обмен, окислительная модификация белков, антиоксидантная система, детоксикационная система, фибрабет, гистидинат меди, L-аргинин.

Annotation

Оstrivka O.I. Peculiarities of protein metabolism in organism of white rats, influenced by cadmium, nitrites and low doses of radioactivity and the ways of their correction. - Manuscript.

Thesis for obtaining the scientific degree of a candidate of biologic science by speciality 03.00.04 - biochemistry. Institute of Animal Bioligy UAAS. - Lviv, 2007.

The dissertation work is devoted to investigation of protein metabolism, disoders antioxidant and detoxicant systems, endogenous intoxication, of of cell membrane structure functional state, peroxidative oxidation of proteins in white rats organism after the combined action of cadmium chloride, sodium nitrite and low doses of radioactivity and also the influence of metalocomplex copper histidinate, enterosorbent fibrabet, L-arginine on above mentioned disorders.

It was established, that simultaneous action of cadmium chloride, sodium nitrite and low doses of radioactivity in adult rats decreases the intensity of proteins and their fractions synthesis (hypoproteinemia and disproteinemia) increased the rate of free radical processes (oxidative modification of proteins) accompanied by development of endogenic intoxication (the increased contents of middle mass molecules in blood serum and liver homogenates, the decreased detoxification function of liver, the changed antioxidant system (the activation of catalase and increased of ceruloplasmin contents), increased permeability of plasma and lysosome membranes (AlAT and AsAT).

The use of metalocomplex of copper histidinate, enterosorbent fibrabet and L-arginine with the purpose of correction of biochemical disturbances normalizes the indices of total protein and thats fractions, antioxidant and detoxication system of animals.

Key words: cadmium chlоride, X-rays, sodium nitrite protein metabolism, oxidative modification of proteins, antioxidant system, detoxificant system, enterosorbent fibrabet, copper histidinate, L-arginine.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Активний розвиток промисловості, широке використання хімії в побуті, неконтрольоване застосування фармакологічних засобів, екологічні катастрофи, далеко не весь перелік факторів, що сприяють загостренню проблеми захворюваності населення земної кулі. Серед причин смертності, одним з основних - є ураження серцево-судинної системи, онкологічні захворювання та хвороби печінки (Хижняк С.В., Клепко А.В., Кисіль О.О., 2003), які зумовлені дією різних хімічних та фізичних факторів. Важкі метали, азотовмісні речовини та низькі дози радіації, які можуть повсякденно впливати на організм людини викликають цілий ряд захворювань (Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М., 2003). У літературі широко висвітлено основні аспекти впливу на організм цих чинників за їх ізольованої дії. Однак майже відсутні відомості про поєднану дію складних багатокомпонентних комбінацій зазначених речовин (Гонський Я.І., Головко Л.Л., 2005).

Механізм токсичної дії кадмію обумовлений його гепатотоксичною дією та здатністю активувати пероксидне окиснення ліпідів при одночасному окисненні сульфгідрильних груп білків (Матолінець О. М., 2000; Ястремська С.О., 2002). Крім цього, солі кадмію здатні модифікувати амінні групи білків (Ossola J.O., 1995; Кубант Р.М., 2002). За дії нітриту натрію на організм розвивається гемічна гіпоксія, що свідчить про його роль як стимулятора утворення метгемоглобіну (Котюжинська С. Г., 2002; Горішна О.В., 2001). За дії радіації ослаблюється ферментативна антиоксидантна система, внаслідок чого відбувається нагромадження продуктів ПОЛ та посилення ряду деструктивних процесів в організмі людини (Барабой В.А., Олійник С.А., 1994; Зв'ягінцева Т.В., 2000). Тому актуальним на сьогодні є питання виявлення цих небезпечних ланок у патогенезі опромінення та одночасного ураженням різними хімічними чинниками організму людини.

Науково-практичний інтерес становить дослідження впливу металокомплексу гістидинату міді, ентеросорбенту фібрабет (Гонський Я.І., Гранківська С.С., 2002; Головко Л.Л., 2005) та L-аргініну на організм людини й тварин за поєднаної СdCI2 та NaNO2 на тлі рентгенівського опромінення. дії ксенобіотиків (Кургалюк Н.М., 2002). Пероральне введення сорбентів дозволяє зв'язувати токсичні речовини, що надходять до кишківника за рахунок підвищення судинної проникності. Способи зменшення патогенної дії вказаних токсичних чинників на організм тварин при їх застосуванні, вимагають більш глибокого обґрунтування та вивчення. Це визначає актуальність проведених нами експериментальних досліджень та вказує на доцільність пошуку нових способів корекції патологічних змін.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною планової наукової міжкафедральної теми "Вивчення порушень метаболічних процесів у тварин, отруєних ксенобіотиками, та корекція їх за допомогою антиоксидантів" кафедр медичної біохімії і загальної гігієни Тернопільського державного медичного університету імені І.Я. Горбачевського (№ держреєстрації 0106U001760). У ній автор досліджувала стан білкового обміну, зміни функціональної активності ферментативної антиоксидантної і детоксикаційної систем за умов поєднаного отруєння тварин хлоридом кадмію, нітритом натрію після опромінення низькими дозами радіації та корекції виявлених порушень за допомогою антиоксидантів, ентеросорбентів і L-аргініну.

Мета і завдання дослідження. З'ясувати особливості білкового обміну за ізольованого, комбінованого та поєднаного токсичного ураження хлоридом кадмію та нітритом натрію на тлі опромінення низькими дозами радіації, а також вивчити вплив металокомплексу гістидинату міді, ентеросорбенту фібрабет та L-аргініну за даної патології.

У відповідності до поставленої мети було визначено такі основні завдання дослідження:

1. Дослідити стан показників білкового обміну, ферментативної антиоксидантної та детоксикаційної систем, стану мембранних структур та рівень ендогенної інтоксикації в організмі тварин після ізольованого і комбінованого введення хлориду кадмію та нітриту натрію.

2. З'ясувати зв'язки та взаємозалежність між ферментативною антиоксидантною та детоксикаційною системами, рівнем ендогенної інтоксикації та обміном білків (в динаміці розвитку патологічного процесу) у тварин, уражених хлоридом кадмію та нітритом натрію після опромінення низькими дозами радіації.

3. Дослідити коригуючий вплив гістидинату міді на стан білкового обміну, ферментативної антиоксидантної, детоксикаційної систем за токсичного ураження хлоридом кадмію та нітритом натрію після опромінення тварин низькими дозами радіації.

4. Встановити ефективність корекції L-аргініном та комбінації L-аргініну й ентеросорбенту фібрабет порушень білкового обміну, ферментативної антиоксидантної і детоксикаційної систем, ендогенної інтоксикації й стану мембран у тварин з токсикозом, викликаним поєднаним введенням хлориду кадмію та нітриту натрію на тлі низьких доз радіаційного опромінення.

Об'єкт дослідження - токсичне ураження білих щурів хлоридом кадмію та нітритом натрію після опромінення низькими дозами радіації.

Предмет дослідження - показники білкового обміну, детоксикаційної системи, активність мембранозалежних ферментів, ферментативної антиоксидантної системи, показники ендогенної інтоксикації, вільнорадикального окиснення (ВРО) у тварин, уражених хлоридом кадмію та нітритом натрію після опромінення низькими дозами радіації.

Методи дослідження: спектрофотометричні - метод визначення активності каталази, рівня церулоплазміну, вмісту молекул середньої маси; фотоколориметричні - вмісту загального білка, активності амінотрансфераз, вмісту сечовини та креатиніну, окисненої модифікації білків; електрофоретичний метод розділення білків сироватки крові на агарозі; статистичні методи обробки одержаних результатів.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше виявлено, що ураження тварин хлоридом кадмію та нітритом натрію на тлі низьких доз рентгенівського опромінення супроводжується: а) порушенням білок-синтезуючої функції печінки та розвитком диспротеїнемії; б) підвищенням катаболізму білків; в) активації окиснювальної модифікації білків; г) змінами у ферментативній антиоксидантній системі, що призводить до розвитку окиснювально-променевого стресу та неспроможності знешкоджувати екзо- та ендогенні токсини. Уперше з'ясовано, що металокомплекс гістидинат міді знижує прояви токсичного впливу вищеназваних токсикантів: зменшує рівень ендогенної інтоксикації, ВРО та нормалізує активність ферментів антиоксидантної системи. Доведено ефективність спільного застосування L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет для нормалізації білкового обміну, детоксикаційної системи, функціонального стану клітинних мембран.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження дають можливість розширити існуючі уявлення про механізми ізольованого комбінованого та поєднаного впливу хлориду кадмію та нітриту натрію на тлі низьких доз рентгенівського опромінення на організм, що є актуальним на сьогодні питанням екології та стану здоров'я людини у ньому. Оцінка інтенсивності порушень показників білкового обміну, ПОЛ і ПОБ, ендогенної інтоксикації та стану ферментативної антиоксидантної і детоксикаційної систем, дозволяє діагностувати ступінь ураження організму та ставити прогноз перебігу даного процесу. Встановлено ефективність впливу L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет на стан білкового обміну, що вказує на доцільність їх подальшого вивчення для можливого використання у клінічній практиці.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведені експериментальні дослідження, статистична обробка результатів, написання та оформлення дисертації. Експерименти (визначення білкових фракцій) проведено за участю співробітників біохімічної лабораторії Тернопільської обласної комунальної клінічної лікарні, за що автор висловлює їм щиру подяку. Інтерпретацію одержаних результатів, висновків здійснено разом з науковим керівником - проф. Я.І. Гонським.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були представлені на ІХ міжнародному конгресі молодих вчених (Тернопіль, 2005), науково-практичній конференції: "Здобутки клінічної і експериментальної медицини" (Тернопіль, 2005), ІХ Українському біохімічному з'їзді (Харків, 2006), міжнародній конференції з "Експериментальної та клінічної біохімії" (Львів Люблін, 2006), міжнародній науково - практичній конференції "Біологічне окиснення в нормі й патології" (Тернопіль, 2006).

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 9 наукових робіт, з яких 4 у фахових наукових виданнях, інші у матеріалах і збірниках конференцій та з'їздів.

Структура дисертації. Дисертація викладена на 154 сторінках і складається із таких розділів: "Вступ", "Огляд літератури", "Матеріали та методи дослідження", "Результати досліджень", "Аналіз і узагальнення результатів досліджень", "Висновки", список використаної літератури із 235 найменувань, 6 додатків. Робота проілюстрована 39 таблицями та 16 рисунками, що складає 45 сторінок.

2. Основний зміст роботи

Огляд літератури. В огляді літератури висвітлено механізми впливу хлориду кадмію, нітриту натрію та низьких доз радіаційного опромінення на стан білкового обміну, ферментативної антиоксидантної та детоксикаційної систем, функціонального стану клітинних мембран та ендогенної інтоксикації, перебіг вільнорадикальних процесів, а також основні шляхи корекції метаболічних порушень у печінці та сироватці крові металокомплексами, ентеросорбентами та амінокислотою L-аргінін за умов хімічного променевого ураження.

Матеріали та методи досліджень. Досліди проведено на 168 білих безпородних щурах-самцях масою 120-160 г, яких утримували на стандартному раціоні віварію.

Моделями токсичного ураження тварин слугували: ізольована інтоксикація нітритом натрію, комбінована дія хлориду кадмію та нітриту натрію, а також поєднана дія СdCI2 та NaNO2 на тлі рентгенівського опромінення. При вивченні токсичної дії нітриту натрію, його вводили внутрішньошлунково в дозі 150 мг/кг маси тіла протягом 5 діб через день. За комбінованої та поєднаної дії вищевказаних токсикантів нітрит натрію вводили в дозі 70 мг/кг (1/3 LD50). Хлорид кадмію вводили внутрішньошлунково в дозі 6 мг/кг маси тіла (1/13 LD50) протягом 5 діб через день. Одноразове опромінювання проводили за допомогою рентгенівського апарата РУМ-17 у дозі 1 Рн (напруга 40 кВ, сила струму 80 мА, фільтри 0,5 мм Сu та Zn, шкірно-фокусна відстань 40 см). Щурів поміщали в дерев'яні клітки по 7 тварин у кожній серії досліду, що давало можливість опромінювати всіх щурів після розташування їх на фокусній відстані від рентгенапарату (Мещишен І.Ф., Геруш І.В. 1999).

Тварин декапітували під легким ефірним наркозом на 1-шу, 3-тю та 5-ту доби від моменту припинення введення токсинів. У дослідах використовували гомогенат печінки та сироватку крові. Піддослідних тварин було поділено на такі групи: І - інтактні; ІІ - тварини, отруєні нітритом натрію; ІІІ - тварини, отруєні нітритом натрію та хлоридом кадмію; IV - тварини, які одночасно піддавалися комбінованому отруєнню нітритом натрію та хлоридом кадмію після одноразового опромінення; V тварини, яким для корекції комбінованого ураження нітритом натрію та хлоридом кадмію на тлі рентгенівського опромінення вводили гістидинат міді; VI - тварини, опромінені та отруєні нітритом натрію і хлоридом кадмію, які отримували L-аргінін; VII - тварини, опромінені та отруєні СdCI2 та NaNO2, які отримували L-аргінін та фібрабет.

З метою корекції виявлених порушень внутрішньоочеревинно щоденно під час отруєння вводили гістидинат міді у вигляді водного розчину в дозі 0,94 мг/кг (біотичний рівень міді в крові). Металокомплекс синтезований проф. Я.І. Гонським на кафедрі медичної біохімії з гістидину та гідроксиду міді, які брали в еквімолярних концентраціях. Ентеросорбент фібрабет біологічно активну харчову добавку, вводили тваринам внутрішньошлунково у вигляді крохмальної суспензії у дозі 1 г/кг маси тіла тварин протягом всього експерименту в комплексі з L-аргініном. L-аргінін одній групі тварин вводили окремо щоденно, протягом п'яти днів, внутрішньоочеревинно у вигляді водного розчину в дозі 50 мг/кг маси тіла (вміст амінокислоти в сироватці крові тварин у нормі).

Робота з тваринами проводилась згідно із правилами Європейської конвенції про гуманне ставлення до лабораторних тварин (Страсбург, 1986).

Стан білкового обміну вивчали за вмістом загального білка - утворенням забарвленого у фіолетовий колір комплексу пептидних зв'язків білка з сульфатом міді у лужному середовищі (Камышников В.С., 2000); білкових фракцій за рухливістю білків в електричному полі, залежно від заряду та молекулярної маси білка (Камышников В.С., 2000); про ступінь вираженості токсичного синдрому судили за вмістом молекул середньої маси (Габриелян Н.И. и др., 1983); вмісту церулоплазміну - за кількістю окисненого п-фенілендіаміну (Камышников В.С., 2000); активності каталази [КФ 1.11.1.6] - фотоколориметричним методом за інтенсивністю забарвленого комплексу, який утворюється при взаємодії пероксиду водню з молібдатом амонію (Королюк М.А. и др., 1988). Стан плазматичних мембран гепатоцитів вивчали за активністю - АсАТ [КФ 2.6.1.1] та АлАТ [КФ 2.6.1.2] в реакції з 2,4-динітрофенілгідразином фотоколориметричним методом (Горячковский А.М., 1994); вміст сечовини визначали за реакцією з діацетилмонооксимом в присутності тіосемикарбазиду (Камышников В.С., 2000); вміст креатиніну в сироватці крові визначали за реакцією з пікриновою кислотою (Камышников В.С., 2000); пероксидне окиснення білків (ПОБ) - за кількістю 2,4-динітрофенілгідразонів, що утворюються в результаті окиснювальної модифікації білків (Мещишен І.Ф., 1998).

Результати дослідження піддавали статистичному аналізу (Гублер Е.В., 1978). Достовірність отриманих результатів визначали, застосовуючи критерій Стьюдента. Зміни вважали достовірними при р<0,05. Для розрахунків використовували програму Micrоsoft Exel.

3. Основні результати досліджень

Особливості обміну білків в організмі щурів, уражених нітритом натрію, хлоридом кадмію після опромінення низькими дозами радіації. Першим етапом нашої роботи були дослідження ізольованої дії нітриту натрію, комбінованої дії хлориду кадмію та нітриту натрію і поєднаної дії СdCI2 та NaNO2 на тлі рентгенівського опромінення. Гостра інтоксикація нітритом натрію та хлоридом кадмію викликала зменшення вмісту загального білка в сироватці крові вже на 1-шу добу з моменту припинення введення отрути. На 3-тю та 5-ту доби експерименту спостерігалось подальше зниження вмісту білка в 1,2 та 1,3 рази відповідно, відносно інтактних тварин (рис.1).

Одноразове опромінення та отруєння хлоридом кадмію і нітритом натрію призвели до значного пригнічення функціональної здатності гепатоцитів, що проявилося більш помітним зменшенням вмісту загального білка сироватки крові. Однак, найбільшого зниження даний показник сягнув на 5-ту добу експерименту і становив 55% відносно інтактних тварин. Аналогічної спрямованості зазнавав вміст загального білка в гомогенаті печінки - за поєднаного ураження трьома чинниками на 5-й день експерименту він становив 65% відносно інтактних тварин (р<0,05).

Зменшення вмісту загального білка у сироватці крові уражених тварин супроводжувалося змінами у співвідношенні його фракцій. Вміст фракції альбуміну достовірно зменшувався протягом всіх днів експерименту за ізольованої, комбінованої та поєднаної дії токсикантів. За поєднаної дії трьох чинників спостерігали максимальне зниження його вмісту в сироватці крові уражених тварин на 5-ту добу експерименту (49,2%) відносно рівня інтактних тварин (р<0,01).

Більшість авторів розглядає гіпопротеїнемію та гіпоальбумінемію при токсичних ураженнях, як наслідок пригнічення білоксинтезуючої функції печінки, адже стан гіпоальбумінемії приводить до швидкої дистрофії тканин печінки.

Отруєння хлоридом кадмію і нітритом натрію привело до порушень вмісту окремих фракцій глобулінів. Так, вміст 1- та 2- глобулінів у сироватці крові був знижений протягом усіх днів експерименту. Відомо, що більша частина даних фракцій синтезується в печінці, тому зменшення їх вмісту може бути пов'язане з порушенням білоксинтезуючої функції печінки (Зайчик А.Ш, 2000). Введення піддослідним тваринам хлориду кадмію та нітриту натрію після одноразового опромінення вже через 24 год викликає різке зростання вмісту - та -глобулінів в 1,5 та 1,8 раза (р<0,01) відносно інтактних тварин. Зростання вмісту - та -глобулінів зумовлено, в першу чергу, реакцією системи мононуклеарних фагоцитів, а зокрема лімфоїдної системи на токсичну дію цих чинників.

Про порушення детоксикаційної функції організму свідчить зниження вмісту сечовини в сироватці крові за дії усіх трьох токсикантів. Найбільш виражене зменшення вмісту сечовини (в 2,5 рази) мало місце на 5-ту добу з моменту припинення поєднаного введення токсинів (рис. 1).

щур білковий токсичний опромінення

Рис. 1. Вплив ксенобіотиків на вміст сечовини, креатиніну та церулоплазміну, активність каталази в сироватці крові щурів, (5-та доба після отруєння), %.

Ймовірно внаслідок хімічно-променевого ураження в організмі щурів спостерігалося порушення процесів трансамінування та дезамінування, зниження синтезу сечовини і знешкодження аміаку, що в основному проявилося порушенням циклу сечовиноутворення.

Виявлено, що під впливом нітриту натрію і хлориду кадмію як за ізольованої, так і за поєднаної дії активність каталази в сироватці крові та гомогенаті печінки підвищувалася вже в перші дні дії токсинів.

Зростання активності каталази можна розглядати як наслідок деструктивної дії токсинів на мембрани гепатоцитів і еритроцитів та вихід ферменту у позаклітинний простір і кров та, як результат мобілізації захисно-компенсаторних механізмів, спрямованих на додатковий синтез ферменту у відповідь на посилення вільнорадикальних процесів.

У тварин, яких піддавали опроміненню і дії хлориду кадмію та нітриту натрію, спостерігали ще більше зростання активності каталази. Очевидно, після дії радіотоксинів у перші дні після отруєння активується синтез ферментного білка. Дані наших досліджень узгоджуються з результатами експериментів інших авторів (Меркулова Ю.В., Шеин А.Т., 1997).

Використані токсиканти викликали зміни у вмісті мідьвмісного білка сироватки крові - церулоплазміну, який характеризується антиоксидантними властивостями. Одноразове опромінення та отруєння нітритом натрію і хлоридом кадмію у щурів викликало компенсаторне зростання вмісту церулоплазміну. Можна вважати, що в організмі тварин, внаслідок певних змін у ферментативній антиоксидантній системі, порушуються механізми інактивації пероксидних продуктів, що являється причиною надмірного накопичення метаболітів ПОЛ.

Одним із ранніх індикаторів ураження тканин при вільнорадикальній патології, за якої утворюються карбонільні похідні амінокислотних залишків, є окиснювальна модифікація білків (Дубініна О.Ю., 2001). Таким чином, активні форми кисню, що утворюються в процесі метаболізму ксенобіотиків, зумовлюють не лише пероксидацію ліпідів, але й окиснювальну модифікацію білків (Канапацкая И.А., Лаврова В.М., 1988). У тварин з гострим токсичним отруєнням на тлі рентгенівського опромінення показники окиснено модифікованих білків (ОМБ) зазнали більших змін, ніж за їх ізольованої дії. У тварин, уражених поєднаною дією токсикантів на 5-й день експерименту, вміст 2,4-динітрофенілгідразонів основного та нейтрального характеру був найвищим і складав, відповідно, 188 та 235% від рівня інтактних (р<0,05) для ОМБ370 і ОМБ430 у сироватці крові й гомогенаті печінки 234 і 245% відповідно (р<0,01). Ці зміни можуть бути викликані взаємодією білкових компонентів мембран з активними формами кисню.

Підвищення активності процесів ПОЛ та ОМБ в отруєному організмі, а також деструкція білків мембран викликають нагромадження молекул середньої маси (МСМ), які служать маркерами ендогенної інтоксикації (Нагаев Б.С. Габрилович М.И., 2000). Як показали наші дослідження, за гострого отруєння тварин нітритом натрію та хлоридом кадмію вміст МСМ достовірно зріс вже на 1-шу добу від моменту потрапляння токсинів в організм - в 1,5 і 1,7 рази відповідно порівняно з інтактними щурами, що вказує на виражене збільшення вмісту циклічних та ациклічних амінокислот у складі пептидних компонентів МСМ.

Поєднане введення солей кадмію та нітриту натрію на тлі рентгенівського опромінення супроводжувалось значно інтенсивнішим зростанням вмісту МСМ. На 5-ту добу з моменту припинення дії токсичних агентів їх вміст становив 450% (МСМ1) та 366% (МСМ2) (р<0,01) в сироватці крові відносно інтактних тварин. Аналогічні зміни в бік зростання мали місце в гомогенаті печінки протягом усіх днів експерименту.

На порушення структури і функції клітинних мембран в організмі тварин за дії CdCI2 та NaNO2 вказують результати досліджень активності ферментів (АлАТ та АсАТ). За поєднаного введення хлориду кадмію та нітриту натрію на тлі низьких доз рентгенівського опромінення активність АлАТ та АсАТ була значно вищою, ніж за їх ізольованої дії. Активність АлАТ на 5-ту добу експерименту була підвищена у 3 рази, активність АсАТ - в 2 рази відносно інтактних тварин (р<0,01). Ряд авторів вважають, що вищезгадані ксенобіотики чинять прямий токсичний вплив на мембранні поверхні клітин, мітохондрій та інших субклітинних структур, зумовлюючи підвищення їх проникності й вихід внутрішньоклітинних речовин у міжклітинний простір (Реутов В.П., Сорокина Е.Г., Охотин В.Е., 1997).

Вплив гістидинату міді, ентеросорбенту фібрабет та L-аргініну на метаболічні порушення у тварин, уражених хлоридом кадмію та нітритом натрію на тлі рентгенопромінення. З метою корекції порушень, викликаних поєднаною дією рентгенівського опромінення та хлориду кадмію і нітриту натрію, нами використано три препарати - гістидинат міді, L-аргінін та ентеросорбент фібрабет.

Після ведення гістидинату міді концентрація загального білка в сироватці крові уражених тварин зросла і становила на 1-шу добу експерименту - 65,8%, на 3-тю - 71,2% і на 5-ту - 76,5% від її рівня в інтактних щурів. У гомогенаті печінки на 1-шу добу вона складала відповідно - 76,1%, на 3-тю - 83,2% і на 5-ту 84,7% відносно інтактних тварин (р<0,05).

Під впливом гістидинату міді спостерігалось зростання вмісту альбуміну в сироватці крові тварин, уражених трьома токсикантами, і на 5-ту добу експерименту він становив 79,1% від рівня його в інтактних тварин. Нами відмічена чітка тенденція до нормалізації співвідношення між різними фракціями глобулінів після введення гістидинату міді. Так, на 5-ту добу експерименту концентрація б1-глобулінів в уражених тварин підвищувалася і становила 82,7% а б2-глобулінів - 78% відносно інтактних тварин. Що стосується в- та г-глобулінів, то їх вміст в уражених тварин під впливом металокомплексу достовірно знижувався і на 5-ту добу експерименту становив, відповідно, 109,6 і 119,2% (р<0,05) відносно інтактних щурів. Введення гістидинату міді зумовило підвищення вмісту сечовини та зниження концентрації креатиніну в сироватці крові уражених тварин, що вказує на підвищення детоксикаційної функції печінки та екскреторної функції нирок.

Про позитивний вплив металокомплексу на стан ферментативної антиоксидантної системи свідчить зниження підвищеної активності каталази та вмісту церулоплазміну в уражених тварин. Пригнічення вільнорадикальних реакцій екзогенним антиоксидантом запобігає виснаженню ендогенної антиоксидантної системи. Вирішальним фактором при цьому є зміцнення структури мембран гепатоцитів і зменшення виходу ферменту в кров. Поряд з нормалізацією показників ферментативної АОС відбувалось зміщення у бік норми показників окиснювальної модифікації білків в уражених тварин після введення тваринам гістидинату міді. Застосування гістидинату міді сприяло зменшенню вмісту 2,4-динітрофенілгідразонів нейтрального та основного характеру, що може бути однією з причин стабілізації білкових компонентів мембран та відновлення активності мембранозв'язаних ферментів. Під впливом гістидинату міді в уражених тварин вміст продуктів ОМБ був близьким до норми, як у сироватці крові, так і в гомогенаті печінки.

Оскільки пероксидне окиснення білків здійснюється під впливом АФК, то одержані результати можуть бути підтвердженням нашого припущення щодо антиоксидантної дії гістидинату міді. Застосування металокомплексу достовірно знижувало вміст МСМ у порівнянні з ураженими тваринами, причому зміни були достовірними на всіх стадіях експерименту. Враховуючи, що зростання вмісту МСМ представляє посилення катаболічних процесів, то зменшення їх вмісту під впливом гістидинату міді можна оцінювати як прояв нормалізації метаболічних реакцій, і як доказ зрівноваження катаболічних та анаболічних процесів. Використання гістидинату міді позитивно вплинуло на стан мембранних структур гепатоцитів. Активність АлАТ у сироватці крові уражених тварин під впливом гістидинату міді достовірно знижувалась у всі терміни дослідження. У меншій мірі знижувалась активність АсАТ. Узагальнюючи вищенаведені результати, можна стверджувати, що введення тваринам з гострим токсикозом на тлі рентгенівського опромінення гістидинату міді позитивно вплинуло на обмін білків в їх організмі.

Паралельно з вивченням дії гістидинату міді досліджувався також ізольований вплив L-аргініну та поєднаний вплив ентеросорбенту фібрабет та L-аргініну на вищезазначені системи, оскільки перший використовується у всіх тканинах для біосинтезу білків а другий містить вітаміни, поліфеноли й мікроелементи і проявляє антиоксидантні, мембраностабілізуючі та сорбційні властивості. Згідно з даними авторів, попередники оксиду азоту здатні вибірково зв'язувати й елімінувати з організму небезпечні радіонукліди (Ванин А.Ф., Кубрина Л.Н., 1991). В літературі зустрічаються повідомлення (Киселик І.О., 2003; Головко Л.Л., 2005), що L-аргінін та ентеросорбент фібрабет зумовлюють мобілізацію антиоксидантних механізмів за пероксидного окиснення ліпідів, стабілізують мембранні структури і їх відновлюють.

Проведені нами дослідження показали, що L-аргінін, як при ізольованому, так і при поєднаному впливі з ентеросорбентом фібрабет проявляє виражений позитивний вплив на показники білкового обміну. Введення цих коригуючих чинників сприяло достовірному підвищенню вмісту загального білка, альбуміну, б1- та б2-глобулінів, зниженню концентрації в- і г-глобулінів в уражених тварин. Введення L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет зумовило зростання вмісту сечовини та зменшення концентрації креатиніну в сироватці крові уражених тварин, що свідчить про підвищення детоксикаційної функції печінки та нирок. Ці дані вказують на позитивний вплив застосованих з метою корекції речовин на білоксинтетичну функцію печінки за умов поєднаної дії хлориду кадмію та нітриту натрію на тлі низьких доз рентгенівського опромінення.

Використання L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет призвело до нормалізації порушень вільнорадикального окиснення, викликані дією токсикантів. Про це свідчить поступове зниження показників ОМБ в уражених щурів, які під кінець експерименту наближалися до рівня в інтактних тварин. Так, на 5-ту добу в сироватці крові вміст ОМБ370 нейтрального характеру становив 121% від рівня інтактних, що достовірно нижче, ніж в уражених тварин. Вміст ОМБ430 основного характеру у сироватці крові на 5-ту добу становив 113% від рівня інтактних тварин. Що стосується гомогенатів печінки, то показники ОМБ як нейтрального, так і основного характеру зазнавали аналогічних змін і були достовірно нижчими впродовж усього експерименту, а на 5-ту добу за абсолютною величиною наближалися до рівня інтактних (105 та 104% відповідно).

Посилення детоксикаційної функції гепатоцитів уражених щурів під впливом застосованих препаратів сприяло деградації токсичних ендо- та екзогенних продуктів. При введенні L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет, стабілізувались мембрани гепатоцитів, на що вказує нормалізація вмісту МСМ. Застосування L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет проявляло позитивний вплив і на стан мембранних структур в уражених тварин, про що свідчить наближення до норми активності амінотрансфераз. Можна констатувати виражену мембраностабілізуючу дію сорбенту, механізм якої, ймовірно, пов'язаний з позитивним впливом на процеси вільнорадикального окиснення та зниження токсичного навантаження на клітини печінки, що відмічається авторами (Фіра Л.С., Гонський Я.І., 2001).

Таким чином, застосовані препарати здатні коригувати порушення процесів вільнорадикального окиснення та білкового обміну, ферментативної антиоксидантної та детоксикаційної систем. Зокрема, гістидинат міді проявив більш виражений вплив на стан ферментативної антиоксидантної системи, ендогенну інтоксикацію організму, стан окисненої модифікації білків порівняно з ізольованою дією L-аргініну.

Більша здатність гістидинату міді зв'язувати активні форми кисню та токсини, а також виражені антиоксидантні властивості обумовлюють доцільність використання його за умов токсичного впливу ксенобіотиків на організм людини і тварин.

Поєднана дія L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет проявляла більш виражений вплив, ніж сам L-аргінін на стан білкового обміну (нормалізація вмісту загального білка та його фракцій, сечовини та креатині ну).

Такий переважаючий вплив L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет можна пояснити тим, що L-аргінін використовується у всіх тканинах для біосинтезу білків і являється постачальником амідину для формування гуанідиноцтової кислоти та наступного синтезу креатиніну.

Таблиця 1

Вміст молекул середньої маси у сироватці крові та гомогенаті печінки білих щурів, уражених хлоридом кадмію та нітритом натрію після опромінення низькими дозами радіації, за корекції L-аргініном та ентеросорбентом фібрабет (M±m; n=7)

Примітка. Вірогідність відмінностей відзначено:

р - різниця достовірна по відношенню до інтактних тварин (р<0,05);

р1 - різниця достовірна по відношенню до уражених тварин (р1<0,05).

Введення L-аргініну доцільне для відновлення білкового балансу, а також для утворення сечовини з метою детоксикації аміаку. Ентеросорбент фібрабет, зв'язуючи токсини сприяє нормалізації показників білкового обміну.

Запропоновані нами середники корекції біохімічних порушень в уражених тварин, засвідчують перспективність та доцільність використання їх у експериментах з метою подальшого застосування в клініці для лікування метаболічних порушень білкового обміну та включення їх в комплексну терапію за умов променево-хімічного токсикозу.

Висновки

У дисертації теоретично узагальнено і вирішено наукове завдання, що полягало у встановленні особливостей білкового обміну в тварин з гострим отруєнням хлоридом кадмію та нітритом натрію на тлі низьких доз рентгенівського опромінення. Поставлене завдання реалізоване шляхом дослідження показників обміну білків, стану ферментативної антиоксидантної системи й ендогенної інтоксикації, активності мембранних ферментів, рівня окиснювальної модифікації білків, детоксикаційної функції печінки. З метою корекції виявлених порушень вперше вивчено вплив на уражений організм тварин гістидинату міді, L-аргініну та ентеросорбенту фібрабет.

Проведені дослідження та наукові узагальнення дозволили зробити такі висновки:

1. Ураження тварин хлоридом кадмію та нітритом натрію на тлі низьких доз рентгенівського опромінення призвело до порушень білкового обміну, що підтверджувалось достовірним зниженням загального білка в сироватці крові (що становило 55% від рівня інтактних на 5-ту добу експерименту), порушенням співвідношення між його фракціями: зниженням вмісту фракції альбуміну в сироватці крові ( 49,2% від рівня інтактних), 1- та 2-глобулінів (у 2 та 1,9 рази відповідно) на 5-ту добу експерименту та підвищення вмісту фракцій - та -глобулінів (в 1,6 та 1,8 рази відповідно на 1-шу добу експерименту) у порівнянні з контролем.

2. Зміни детоксикаційної функції печінки та видільної функції нирок при експериментальному поєднаному ураженні токсикантами, супроводжуються розвитком деструктивних процесів у гепатоцитах, що проявлялось порушенням знешкодження кінцевих продуктів обміну. Наслідком цього є зниження вмісту сечовини, що становило 40% з одночасним збільшенням вмісту креатиніну в 2 рази у сироватці крові на 5-ту добу експерименту.

3. Ураження щурів хлоридом кадмію і нітритом натрію на тлі рентгенопромінення поглиблює ендогенну інтоксикації за рахунок нагромадження в крові та печінці вмісту молекул середньої маси та продуктів вільнорадикального окиснення. У сироватці крові спостерігали зростання вмісту МСМ1 та МСМ2 в 4 та 3 рази (р<0,001), а в гомогенаті печінки у 2,3 та 2,6 рази на 5-й день експерименту. Зміни в антиоксидантній системі під дією даних ксенобіотиків (підвищення рівня ЦП та активності КТ) спостерігали в усі дні дослідження, але максимальне підвищення цих показників встановлено на 5-й день після застосування токсикантів, коли активність каталази була підвищена в сироватці крові в 4 рази та у гомогенаті печінки в 1,9 рази відносно інтактних тварин (р<0,001).

4. У щурів із нітритно-кадмієвою інтоксикацією на тлі низьких доз рентгенівського опромінення відбувалася активація пероксидного окиснення білків протягом всіх днів експерименту з максимальними величинами на 5-ту добу: вміст альдегідо- і кетонопохідних нейтрального (ОМБ370) та основного характеру (ОМБ430) зріс у сироватці крові в 1,6 та 1,4 рази відповідно. Аналогічні зміни спостерігали і в гомогенаті печінки, які були достовірними теж на 5-ту добу експерименту (збільшення в 1,5 та 1,6 рази відносно інтактних тварин).

5. За поєднаної дії токсикантів дослідили функціональний стан плазматичних мембран, що супроводжувалося підвищенням активності АлАТ та АсАТ. Максимальні зміни активності амінотрансфераз встановлено в кінці експерименту (5-й день), які становили підвищення в сироватці крові АлАТ - в 2,6 рази, АсАТ - у 2 рази, в гомогенаті печінки АлАТ - в 1,3 рази, АсАТ - в 1,2 рази.

6. Застосування гістидинату міді знижувало прояви токсичного впливу хлориду кадмію та нітриту натрію на тлі низьких доз рентгенівського опромінення. Він краще, ніж інші використані коригуючі речовини нормалізував показники ендогенної інтоксикації, ферментативної антиоксидантної системи та вільнорадикального окиснення в сироватці крові і гомогенаті печінки щурів на всіх етапах дослідження.

7. L-аргінін за ізольованої та спільної дії з ентеросорбентом фібрабет, при поєднаному ураженні токсикантами, сприяв нормалізації показників білкового обміну, детоксикуючої системи, функціонального стану клітинних мембран. Радіопротекторні, антиоксидні властивості L-аргініну підсилюються завдяки сорбуючим властивостям фібрабету. Це дозволяє вважати спільну дію застосованих чинників ефективним методом корекції порушень за хімічно-променевого ураження.

Практичні рекомендації

При вивченні метаболічних порушень в організмі тварин за дії ксенобіотиків та рентгенопромінення, рекомендується комплексно оцінювати стан білкового обміну, мембранних структур, вільнорадикального окиснення, ферментативної антиоксидантної та детоксикаційної систем, а також показники ендогенної інтоксикації.

Для корекції активованих окиснювальних процесів, ендогенної інтоксикації та ферментативної антиоксидантної системи в ураженому організмі тварин рекомендується застосовувати гістидинат міді.

З метою нормалізації показників білкового обміну, детоксикуючої системи за поєднаного ураження рекомендується вводити L-аргінін з ентеросорбентом фібрабет. Це дозволяє вважати спільну дію застосованих чинників ефективним методом корекції порушень за радіаційно-хімічного ураження.

Список друкованих праць за темою дисертації

1. Острівка О.І. Вплив L-аргініну та ентеросорбенту Фібрабет на деякі показники білкового обміну за умов експериментального токсичного гепатиту // Мед. хімія. - 2006. Т. 8, №4. С. 61-64.

2. Гонський Я.І., Острівка О.І. Вплив комбінованої дії хлориду кадмію та нітриту натрію на показники білкового обміну в крові та печінці щурів, опромінених низькими дозами радіації //Мед. хімія. - 2006. - Т. 8, №2. - С. 49-52. Автором самостійно виконано експериментальні дослідження, статистичну обробку та підготовку матеріалу до друку.

3. Острівка О.І., Гонський Я.І. Вплив поєднаної дії металокомплексу гістидинату міді та ентеросорбенту "Фібрабет" на показники білкового обміну за умов ураження хлоридом кадмію та нітритом натрію на тлі рентгенівського опромінення. //Мед. хімія. - 2006. Т. 8, №3. С. 85-88. Автор самостійно виконала експериментальні дослідження, статистичну обробку та підготувала матеріал до друку.

4. Острівка О.І., Гонський Я.І. Динаміка показників білкового обміну в організмі тварин, уражених нітритом натрію // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія: Біологія. - 2007. - Вип. №21. - С. 247-250. Автор самостійно виконала експериментальні дослідження, статистичну обробку та підготовку матеріалу до друку.

5. Острівка О.І., Пелешок М.П, Козачок Р.С. Стан захисних систем організму за умов нітритного ураження // ІХ Міжнародний конгрес студентів і молодих вчених. Тернопіль, 2005. - С. 142. Автор визначала активність аспартат- та аланінамінотрансферази, вміст молекул середньої маси, провела стистичну обробку та узагальнення результатів роботи.

6. Стан детоксикуючої системи та процесів ліпопероксидації за умов токсичного ураження тварин різного віку /Я.І. Гонський, Є.Б. Дмухальська, О.І. Острівка, С.О. Ястремська, І.Я. Криницька, С.Р. Підручна, І.Р. Бекус //Матеріали XVIII підсумкової наук.-практ. конф. "Здобутки клінічної і експериментальної медицини". Тернопіль, 2005. С. 168-169. Автор визначала вміст ОМБ та активність каталази в сироватці крові, систематизувала отримані результати.

7. Гонський Я.І., Острівка О.І. Коригуючий вплив гістидинату міді на деякі показники білкового обміну у щурів за нітритного отруєння // Матер. ІХ Українського біохімічного з'їзду. - Харків, 2006. Ч. ІІ. С. 178-179. Дисертантом виконана вся експериментальна частина роботи і зроблені статистична обробка та узагальнення результатів.

8. Вплив сорбенту "Оксісорб" на біохімічні показники щурів з експериментальним нітритним отруєнням / Я.І. Гонський, Л.С. Фіра, О.І. Калиняк, М.М. Корда, І.М. Кліщ, Г.Г. Шершун // Актуальні питання клінічної та експерим. медицини. - Тернопіль. - 1994. - С. 297-299. Дисертант досліджувала активність каталази та вміст церулоплазміну за гострого нітритного ураження, провела статистичну обробку та аналіз експериментальних даних.

9. The Influence of Liposomes on to Functional State of Membranes and Lypoperoxidation at Toxicosis Caused by Cadmium. /Y. Honsky, Y. Dmuchalska, S.Yastremska, O. Ostrivka. //Annales universitatis Marie Curi-Skladowska. Pharmacia. - Lublin, 2006. Vol. 19, №1. Р. 219-222. Дисертант брала участь у проведенні досліджень з вивчення активності АлАТ і АсАТ, активності каталази та вмісту церулоплазміну, аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні статті.

Размещено на Allbest.ru