Мінеральний метаболізм нирок в умовах несприятливих чинників зовнішнього середовища

184

“Вісник СумДУ”, №2 (86)' 2006

Мінеральний метаболізм нирок в умовах несприятливих чинників зовнішнього середовища

Антропогенне навантаження на навколишнє природне середовище в багатьох регіонах світу і у тому числі в Україні досягло загрозливого рівня, шкідливого для здоров'я населення [1, 2]. Усі речовини, що забруднюють навколишнє середовище, об'єднані однією назвою - ксенобіотики, до яких належать синтетичні хімічні сполуки, солі важких металів, радіонукліди та інші. Нинішню екологічну ситуацію в Україні, яка формувалася протягом тривалого часу і позначається нехтуванням об'єктивних законів розвитку та відтворення природно-ресурсного комплексу, можна охарактеризувати як несприятливу [2,3]. Рівень забруднення навколишнього середовища в Україні у 6,5 разу вищий, ніж у США, у 3,2 разу - ніж у країнах, що входять до Європейського економічного союзу [4]. Аварія на Чорнобильській АЕС, постійне техногенне радіоактивне забруднення зовнішнього середовища призвели до підвищення рівня іонізуючого випромінювання та збільшення впливу його на рослинний і тваринний світ, у тому числі людину. В даний час однією з найбільш важливих проблем є вивчення причинно-наслідкових зв'язків між станом здоров'я населення і чинниками зовнішнього середовища [5,6]. Інтенсивний розвиток промисловості, автотранспорту, розширення асортименту хімічних речовин, що використовуються в сільському господарстві, призвело до забруднення довкілля цілим комплексом шкідливих для здоров'я населення хімічних факторів, серед яких істотна роль належить солям важких металів. Впливу їх на різні організми присвячена значна кількість наукових джерел [7,8]. Однак відомо, що адаптаційні можливості людини пристосуватися до дії шкідливих агентів обмежені, і істинна довгострокова адаптація практично неможлива. Доведено, що при надлишковому надходженні металів, організм здатний мобілізувати внутрішні резерви для зберігання гомеостазу, але через деякий час настає зрив адаптації. Внаслідок екзогенного впливу солей важких металів виникають патологічні процеси в організмі. Причинами цього можуть бути дефіцит або надлишкове надходження життєво необхідних мікроелементів і вплив токсичних хімічних речовин, що забруднюють довкілля. Мікроелементний дисбаланс проявляється порушенням різних видів обміну (мінерального, жирового, вуглеводного та білкового) з відповідними морфологічними проявами. Більшість ксенобіотиків системно діють на організм, але нирки як головний екскреторний орган є найбільш уразливими. Високий рівень кровопостачання і велика довжина тубулярного апарату обумовлюють тривалість контакту екотоксикантів і їх метаболітів з ендотеліальними і епітеліальними клітинами. Позитивний гідростатичний тиск, необхідний для здійснення ультрафільтрації, і оптимальні механізми екскреції спрямовані на збереження есенційних метаболітів і елімінацію токсинів з мінімальною втратою рідини, за допомогою медулярної протиточно-множинної системи призводять до реабсорбції і рециркуляції в організмі низькомолекулярних метаболітів ксенобіотиків. Останні відкладаються в нирковій інтерстиціальній тканині і активують медіатори запалення, запускаючи імунно-запальний процес. Надзвичайно велика кількість нефронів, їх характерне розміщення у тканині нирки, гетерогенна будова, наявність специфічного ендокринного апарату регуляції гемодинаміки - все це говорить про досить складну структурну організацію нирки як життєво важливого органа гомеостазу, який забезпечує необхідну стійкість до впливів зовнішнього середовища. Нирка є органом з високою чутливістю до різних регуляторних, контролюючих механізмів, а також до ендогенних і екзогенних впливів [9].

Робота проведена на 120 білих лабораторних щурах-самцях тримісячного віку (клубочки щурів формуються протягом трьох місяців після народження) масою 150-200 г., які знаходились в стаціонарних умовах віварію. 30 особин були залишені інтактними та склали контрольну серію. Експериментальна серія тварин (90 особин) опромінювалася на установці «ROKUS» у загальній дозі 0,1, 0,2 та 0,3 Гр та з питною водою отримувала солі міді (CuSO₄x5H₂O) - 1 мг/л, свинцю (Pb(CH₃COO)₂) - 0,1 мг/л, цинку (ZnSO₄x7H₂0) - 5 мг/л, хрому (К₂CrO₇) - 0,1 мг/л, марганцю (MnSO₄x5H₂O) - 0,1 мг/л протягом 1, 2 та 3 місяців.

Визначення хімічного складу вилученої нирки проводили таким чином: зважену нирку (праву) від кожної групи тварин поміщували в сушильну шафу і при t° 105°C висушували до постійної ваги. За різницею у вазі вологої та сухої нирки визначали її вологість. Висушену нирку в порцелянових тиглях спалювали у муфельній печі при t° 450°C протягом двох діб до утворення попелу білуватого кольору. Зважуючи попіл, вираховували загальну кількість мінеральних речовин, а за різницею у вазі сухої нирки та попелу - кількість органічних речовин. Отриманий попіл розчиняли в 10% соляній кислоті та доводили бідистильованою водою до визначеного об`єму. На атомному абсорбційному спектрофотометрі С_115М1 за загальноприйнятою методикою визначали кількість міді (довжина хвилі - 324,7 нм), цинку (довжина хвилі - 213,9 нм), хрому (довжина хвилі - 357,9 нм), свинцю (довжина хвилі - 287,3 нм) і марганцю (довжина хвилі - 279,5 нм). Обробка цифрових даних проводилася за методом Стьюдента на персональному комп`ютері. Достовірною вважали ймовірність помилки менше 5% (р<0,05).

У нирках групи тварин, що опромінювалася в дозі 0,1 Гр та отримувала солі металів протягом 1 місяця, відмічаємо накопичення свинцю. Його рівень у нирці вище на 2,4% (р>0,05), вміст інших металів знижено. Так, кількість міді нижча на 20,8% (р<0,001), хрому - на 34,7% (р<0,001), марганцю - на 41,0% (р>0,05), цинку - на 31,9% (р<0,001). Знижені також кількість вологи на 37,2% (р<0,001) і органічних речовин - на 4,8% (р>0,05). Вміст неорганічних речовин збільшився на 50,2% (р<0,001).

При комбінованому впливі опромінення в дозі 0,2 Гр і сольовому навантаженні протягом 1 місяця спостерігаємо зниження у нирках кількості всіх мікроелементів. Вміст міді, хрому, марганцю, цинку, свинцю стає нижче контрольного рівня на 26,3% (р<0,001), 36,0% (р<0,001), 61,4% (р<0,001), 22,7% (р<0,01), 1,9% (р>0,05) відповідно, вологість зменшується на 38,8% (р<0,001), вміст органічних речовин - на 1,4% (р>0,05). Відмічаємо підвищення кількості мінеральних речовин на 12,8% (р>0,05).

У групі тварин, які опромінювалися в дозі 0,3 Гр, ще більше проявляється порушення вмісту мікроелементів у нирках. Кількість міді, в порівнянні з контролем, знижена на 23,1% (р<0,001), хрому - на 47,7% (р<0,001), марганцю - на 63,8% (р<0,001), цинку - на 48,4% (р<0,001), свинцю - на 11,1% (р<0,01), води - на 40,0% (р<0,001), органічних речовин - на 4,2% (р>0,05). Відмічається збільшення неорганічних речовин на 43,9% (р<0,05).

В нирках групи щурів, які опромінювалися в дозі 0,1 Гр та отримували солі важких металів протягом 2 місяців, спостерігаємо підвищення вмісту свинцю в нирці на 4,7% (р>0,05) відносно контрольного рівня. Кількість цинку зменшується на 23,2% (р>0,05), марганцю - на 31,7% (р<0,05), хрому - на 23,9% (р<0,05), міді - на 15,6% (р<0,001). Знизилася вологість нирки на 39,9% (р<0,001), кількість органічних речовин - на 5,4% (р>0,05) при загальному збільшенні мінерального компонента на 53,6% (р<0,001).

При збільшенні дози радіації до 0,2 Гр спостерігаємо зниження вмісту металів у нирці в порівнянні з відповідним контролем. Кількість свинцю зменшується на 3,0% (р>0,05), цинку - на 15,6% (р>0,05), міді - на 18,7% (р<0,001), хрому - на 25,7% (р<0,05), марганцю - на 42,1% (р<0,01). Вологість нирки знижується на 40,4% (р<0,001), кількість органічних речовин - на 3,2% (р>0,05), при цьому кількість неорганічних речовин стає більшою на 31,8% (р<0,05).

У групі піддослідних тварин, що отримували солі міді, цинку, марганцю, хрому та свинцю протягом 2 місяців та опромінювалися в дозі 0,3 Гр, спостерігаємо зниження, порівняно з контролем, вмісту свинцю на 18,8% (р<0,001), міді - на 19,4% (р<0,001), марганцю - на 54,3% (р<0,001), хрому - на 36,9% (р<0,01), цинку - на 32,1% (р<0,05). Вологість зменшується на 45,2% (р<0,001), вміст органічних речовин - на 1,1% (р>0,05) при підвищенні неорганічних речовин на 10,9% (р>0,05).

У групі тварин, що опромінювалися в дозі 0,1 Гр та вживали солі важких металів протягом 3 місяців, простежується зниження в нирках рівня вмісту міді на 10,0% (р<0,01), цинку - на 11,4% (р>0,05), марганцю - на 12,2% (р>0,05), хрому - на 22,1% (р<0,05), вологості - на 43,4% (р<0,001), органічних речовин - на 6,9% (р>0,05) при збільшенні неорганічних - на 62,0% (р<0,001). Спостерігаємо підвищення кількості свинцю на 5,3% (р>0,05).

При збільшенні дози радіації до 0,2 Гр на фоні вживання солей металів протягом 3 місяців спостерігаємо зниження кількості в нирках марганцю на 33,7% (р<0,05), хрому - на 23,9% (р<0,05), міді - на 15,9% (р<0,001), цинку - на 10,7% (р>0,05), свинцю - на 3,7% (р>0,05) відносно контрольної групи. Також знижується і вологість нирки на 44,5% (р<0,001), органічних речовин - на 5,1% (р>0,05). Вміст неорганічних речовин збільшується на 45,8% (р<0,05).

Найбільшу різницю вмісту мікроелементів спостерігаємо при вживанні солей важких металів протягом 3 місяців та опроміненні в дозі 0,3 Гр. У даній групі відмічено зниження у нирках вмісту марганцю на 35,9% (р<0,01), міді - на 17,8% (р<0,001), хрому - на 25,0% (р<0,05), цинку - на 19,5% (р>0,05), свинцю - на 22,7% (р<0,001), вологість зменшується на 51,1% (р<0,001), вміст органічних речовин - на 1,8% (р>0,05) при збільшенні неорганічних - на 16,2% (р>0,05).

Таким чином, в умовах споживання солей важких металів та дії радіації відмічається порушення мінерального метаболізму в нирках, що проявляється у зменшенні вологості, вмісту органічних речовин та мікроелементів зі збільшенням мінеральної насиченості тканини. Отримані експериментальні дані можуть бути використані як морфологічна основа профілактики і лікування захворювань ренальної системи в екологічно небезпечних регіонах.

Список літератури

1. Агаджанян Н.А., Ступаков Г.П., Ушаков И.Б., Полунин И.Н., Зуев В.Г. Экология, здоровье, качество жизни (очерки системного анализа). - Москва; Астрахань: АГМА, 1996. - 260 с.

2. Албегова Д.В., Темуриди Е.Г. Экологическое неблагополучие и заболевания почек у детей / 1-й конгресс педиатров-нефрологов России: Тез. докл. - СПб., 1996. - 31 с.

3. Сердюк А.М. Екологічна безпека України // Довкілля та здоров'я. - 1996. - №1. - С. 4 - 7.

4. Стусь В.П. Кореляційна залежність морфологічних змін в нирках експериментальних тварин від рівня накопичення важких металів при дії шкідливих факторів гірничодобувної промисловості // Урологія. - 2003. - №1. - С. 80 - 93.