Состояние перекисного окисления липидов при сочетанном воздействии полиметаллической пыли и вибрации в эксперименте

Размещено на http://www.allbest.ru/

Состояние перекисного окисления липидов при сочетанном воздействии полиметаллической пыли и вибрации в эксперименте

пыль промышленный вибрация патология

Ш.С. Койгельдинова , Г.О. Жузбаева

В статье представлены результаты исследования состояния показателей перекисного окисления липидов при сочетанном воздействии полиметаллической пыли и вибрации в эксперименте. Выявлено, что сочетанное воздействие полиметаллической пыли и локальной вибрации приводит к выраженной активации продуктов перекисного окисления липидов в эритроцитах крови, с образованием промежуточных и конечных продуктов. Определено, что данные изменения сопровождаются мембраноде-структивными изменениями в легочной ткани и усилением фосфолипазного гидролиза. Авторами показано, что при сочетанном воздействии полиметаллической пыли и локальной вибрации более выраженно проявляется гидролиз фосфоинозитидов.

На предприятиях горнодобывающей промышленности Республики Казахстан на организм рабочих воздействует комплекс неблагоприятных производственных факторов, среди которых одними из ведущих являются пыль и вибрация, которые могут приводить к развитию как самостоятельной, так и сочетанной профессиональной патологии [1-3]. При этом, как известно, сочетание вредных факторов производства может усугублять и потенцировать патогенное воздействие [4, 5].

В формировании профессиональной патологии от воздействия промышленной пыли и вибрации существенная роль отводится окислительному метаболизму - одному из определяющих сано- и патогенетических механизмов [6-8]. Известно, что при развитии отдельно взятой пылевой патологии и вибрационной болезни имеет место нарушение клеточного метаболизма, обусловленное активацией перекисного окисления липидов и дестабилизацией прооксидантной и антиоксидантной систем.

При этом остаются неизученными вопросы о патогенетической роли свободнорадикального окисления липидов, метаболизма фосфолипидов, являющихся термодинамически подвижными структурными компонентами биологических мембран, при формировании сочетанной патологии.

Цель исследования - изучение особенностей перекисного окисления липидов при сочетанном воздействии полиметаллической пыли и локальной вибрации в эксперименте.

Материалы и методы исследования

Эксперимент был проведен на лабораторных животных линии Wistar. Использовались контрольная группа (10 интактных животных) и 2 опытные группы (по 10 животных в каждой). Первая опытная группа подвергалась интратрахеальной затравке полиметаллической пылью (ПМП) в дозе 50 мг/мл со сроком 4 месяца, вторая опытная группа подвергалась интратрахеальной затравке ПМП в дозе 50 мг/мл в сочетании с локальной вибрацией (ЛВ) в 33 Гц со сроком 4 месяца. Животные содержались в виварии при естественном световом режиме на стандартной диете, со свободным доступом к воде.

У животных контрольных и подопытных групп проводилось тестирование в «открытом поле», с исследованием горизонтальной активности (ГА), вертикальной активности (ВА), груминга (Г) в 1 день до начала эксперимента, на 30-е, 60-е и 120-е сутки.

Содержание первичных продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты - ДК) и конечных (шиффовы основания - ШО) в эритроцитах определялось по Л.С.Кузнецовой [9], промежуточных продуктов ТБК-реактивных продуктов (ТБК-РП) в эритроцитах - по М.С.Гончаренко [10], спонтанный гемолиз в эритроцитах (СГЭ) - по F.C.Jager [11].

Фракционный состав фосфолипидов в гомогенате легких определялся по методу Фолча [12] и Кейтса [13]. Определены следующие фракции фосфолипидов: лизофосфатидилхолин (ЛФХ), сфин-гомиелин (СМ), фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилэтаноламин (ФЭ), по-лифосфоинозитиды (ПФИ), монофосфоинозитиды (ФИ), дифосфоинозитиды (ФИ-1 Ф), трифосфоинозитиды (ФИ-2Ф). Количественное содержание фракций фосфолипидов и фосфоинозитидов определялось по фосфору [14].

Результаты и обсуждение

У I группы экспериментальных животных, подвергавшихся ПМП, по сравнению с контролем, выявлено было достоверное повышение ДК на 18,4 %, ТБК-РП - на 32,14 %, ШО - на 51,30 %, СГЭ - в 1,6 раза (табл. 1). У II группы животных, подвергавшихся сочетанному воздействию ПМП и локальной вибрации, по сравнению с контролем выявлена более выраженная активация перекисного окисления липидов, о чем свидетельствовало достоверное повышение ДК на 23,69 %, ТБК-РП - на 64,28 %, ШО - на 72,17 %, СГЭ - в 2,8 раза.

Показатели ПОЛ, гемолиза эритроцитов у животных при сочетанном воздействии полиметаллической пыли и локальной вибрации со сроком 4 месяца (M±m)

Следовательно, при сочетанном воздействии пылевого и вибрационного факторов наблюдается выраженная активация перекисного окисления липидов, включая увеличение первичных продуктов - диеновые конъюгаты, промежуточных продуктов - ТБК-реактивные продукты и конечных - шиффовы конъюгаты, на фоне усиления спонтанного гемолиза эритроцитов.

В легочной ткани, как при изолированном воздействии ПМП, так и сочетанном воздействии ПМП и локальной вибрации, на фоне активации ПОЛ выявлено изменение фосфолипидов. В I группе ЛФХ повышался, по сравнению с контролем, на 24,9 %, а во II - на 34,6 %. СМ повышался на 24,5 % и 14,8 % соответственно (табл. 2).

Фосфатидилхолин имел тенденцию к понижению на 10 и 16 % соответственно. ФИ в I группе имел тенденцию к снижению на 8 %, а во II группе достоверно снижался на 22 %. ФС достоверно снижался на 14,18 % в I группе и на 28,3 % - во II.

Фосфатидилэтаноламин достоверно снижался на 26 и 39 % соответственно. Общие фосфолипи-ды повышались в 2-х опытных группах - в I группе имели тенденцию к повышению на 14,45 %, во II - достоверно повышались на 41,7 %.

Фракционный состав фосфоинозитидов определялся разнонаправленным характером изменений. Если при изолированном воздействии ПМП, по сравнению с контролем, отмечалось достоверное снижение ФИ-1 Ф на 19 %, ФИ-2Ф на 26 %, ПФИ на 30 %, а общие фосфоинозитиды имели тенденцию к снижению на 9 %, то при сочетанном воздействии ПМП и локальной вибрации, наоборот, ФИ-1-Ф достоверно повышался на 50,4 %, ФИ-2Ф - на 81 %, ПФИ - в 2,3 раза.

Таким образом, при сочетанном воздействии ПМП и локальной вибрации, видимо, можно говорить о более выраженном гидролизе фосфоинозитидов.

Для оценки выраженности пневмофиброза нами было исследовано содержание уровня оксипро-лина в легких. Оксипролин в легких животных I группы достоверно значимо повышался на 16 % (контроль - 150,08±2,41, опыт - 174,09±4,28), во II группе достоверно повышался на 35,6 % (контроль - 143,22±1,87, опыт - 194,26±6,72).

Полученные результаты свидетельствуют о более выраженном пневмофиброзе при сочетанном воздействии пылевого фактора и вибрации, что подтверждается выраженностью изменений продуктов ПОЛ и фосфолипидов, а значит, можно говорить о том, что сочетанное воздействие вредных факторов потенцирует патогенное воздействие.

Как известно, активация перекисного окисления липидов является ключевым механизмом нарушения целостности клеточных мембран в различных тканях организма [15-20], и даже при условии невыраженной активности свободнорадикального окисления возможно развитие тканевой гипоксии, обусловленной изменениями в пуле адениннуклеотидов, которые предшествуют изменениям других функционально-метаболических параметров, в том числе усилению процессов перекисного окисления ненасыщенных жирнокислотных остатков фосфолипидов [21].

Нами были исследованы индивидуально-типологические особенности животных с помощью теста «открытое поле», в котором определялась двигательная активность на примере горизонтальной активности (хождение на передних и задних лапках) и вертикальной (вставание на задние лапки), а также эмоциональная активность на примере грумминга - умывание мордочки животных.

Изменение показателя горизонтальной активности у животных I группы, по сравнению с контролем, указывало на четкую тенденцию к повышению на 30-е, 60-е и 120-е сутки на 7; 5,5 и 12,6 % соответственно (табл. 3). У животных II группы повышение данного показателя носило достоверно значимый характер. Так, на 30-е сутки горизонтальная активность повышалась на 24,8 %, на 60-е -на 22,7 % и на 120-е - на 26,8 % (табл. 3).

Вертикальная активность у животных I и II групп достоверно повышалась, при этом выраженное повышение отмечалось при сочетанном воздействии ПМП и локальной вибрации. Так, если в I группе наблюдалось повышение на 55,3; 76,9 и 62 % к 30-м, 60-м и 120-м суткам соответственно, то во II группе превышение данного показателя, по сравнению с контролем, наблюдалось в 2,2; 2,1 и 2 раза.

Показатель грумминга у животных I группы на 60-е и 120-е сутки достоверно снижался на 31 и 57 % соответственно, а во II группе достоверное снижение данного показателя было более выраженным - на 50 и 68 %, при этом на 30-е сутки данный показатель имел достоверное повышение на 29,1 %.

На основании проведенного теста «открытое поле» нами было установлено, что характеристиками поведенческих реакций у экспериментальных животных при сочетанном воздействии полиметаллической пыли и вибрации являются повышение двигательной активности и ослабление эмоциональной активности.

В плане развиваемого представления о возможном механизме взаимного ускорения изменений метаболизма фосфолипидов при сочетанной профессиональной патологии следует думать, что в отличие от пылевой и вибрационной патологий, рассматриваемых в отдельности, при сочетании пнев-мофиброза и вибрационного фактора происходят более выраженные мембранодеструктивные процессы, обусловленные повышенной проницаемостью биомембран в условиях активации ПОЛ и фос-фолипазного гидролиза и характеризующиеся проявлением детергентных свойств лизофосфатидил-холина, поскольку параллельно ему не только понижается фосфатидилхолин, но и резко повышается фосфатидилсерин, с участием которого активируется фосфолипидзависимая протеинкиназа, участвующая в фосфорилировании различных мембранных белков. В силу этого не исключается дезорганизация внутреннего слоя биомембран в результате проникновения лизофосфатидилхолина в пограничный слой мембран, что может приводить к изменению липидно-белковых взаимодействий и мем-браносвязанных ферментов. Следовательно, можно говорить об изменениях в мембранорецепторной системе клеточных структур и окислительного фосфорилирования как о метаболическом звене патогенеза сочетанной патологии.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о более выраженных изменениях метаболизма фосфолипидов при формировании пылевой патологии в сочетании с вибрационной болезнью.

Выводы

На экспериментальной модели сочетанной патологии (сочетанное воздействие полиметаллической пыли и локальной вибрации) выраженная активация ПОЛ в эритроцитах с образованием промежуточных и конечных продуктов ПОЛ, повышение спонтанного гемолиза эритроцитов сопровождаются мембранодеструктивными изменениями в легочной ткани - усилением фосфолипазного гидролиза, о чем свидетельствует повышение детергентной фракции фосфолипидов - лизофосфатидилхо-лина, снижением фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина и повышением фосфоинозитидов.

Список литературы

1. Аманбеков У.А. Особенности течения вибрационной болезни у шахтеров-угольщиков // Актуальные проблемы медицины труда. - Алматы-Караганда, 2000. - Разд. 1. - С. 42-47.

2. Таткеев Т.А. Доза-эффективные зависимости многофакторных воздействий условий труда на работающих // Актуальные проблемы медицины труда. - Алматы-Караганда, 2000. - Разд. 1. - С. 19-27.

3. Кулкыбаев Г.А. Некоторые итоги деятельности и перспективы развития Института физиологии и гигиены труда МО и Н РК // Вестн. ЮКМА. - 2001. - № 4. - С. 129-131.

4. Измеров Н. Ф. Роль профпатологии в системе медицины труда // Медицина труда и пром. экология. - 2008. - № 11. - С. 1-8.

5. ИзмеровН.Ф. Глобальный план действий по охране здоровья рабочих на 2008-2017 гг.: Пути решения и перспективы реализации // Медицина труда и пром. экология. - 2008. - № 6. - С. 1-9.

6. Байманова А.М. Патогенетические механизмы формирования антракосиликоза. - Караганда, 2000. - 231 с.

7. Джангозина Д.М. Метаболические, генетические показатели при воздействии производственных факторов // Астана медициналы? журналы. - 2001. - № 1. - С. 16-21.

8. Ибраев С.А., Койгельдинова Ш.С., Игимбаева Г.Т., Ешмагамбетова Ж.А. Фосфолипиды крови при антракосиликозе в сочетании с вибрационной болезнью // Медицина труда и пром. экология. - 2006. - № 4. - С. 14-17.

9. Кузнецова Л.С., Тнимова Г.Т. Методика определения состояния эритроцитов при изучении воздействия на организм токсинов и экстремальных факторов: Метод. рекомендации. - Караганда, 1998. - С. 7-8.

10. Гончаренко М.С., Латипова А.Н. Метод оценки перекисного окисления липидов // Лаб. дело. - 1985. - № 1. -С. 60-61.

11. Jager F.C. Determination of vitamin E reguirement in rats by means of spontaneous haemolysis in vivo // Nutr. Diet. - 1968. - 10, No. 3. - P. 215-223.

12. Folch J., LusM., Sloane-Stanley G.H. // J. Biol. Chem. - 1957. - 226. - P. 497-509.

13. Кейтс М. Техника липидологии. - М., - 201 с.

14. Грибанов Г.А., Базанов Г.А. Модификация ультрамикроскопического определения общего и неорганического фосфора с помощью малахитового зеленого // Лаб. дело. - 1979. - № 4. - С. 25-28.

15. Фатеева Н.М., Киянюк Н.С. Изменения показателей системы перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита мембран тромбоцитов при адаптации здоровых лиц к условиям Севера // Тез. докл.IV съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 2002. - С. 286, 287.

16. Трубников Г.В., Варшавский Б.Я., Галактионов Л.П. и др. Оксидантный и антиоксидантный статус больных хроническим бронхитом и пневмонией // Пульмонология. - 2002. - № 4. - С. 37-40.

17. Меньшикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Прооксиданты и антиоксиданты. - М.: Фирма «Слово», 2006. - 268 с.

18. Casagrande S., Bonetto V., Flatelli M. et al. Glutathionylation of human thioredoxin: a possible crosstalk between the glutathione and thioredoxin systems // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2002. - 99. - Р. 9745-9749.

19. Дятловицкая Э.В., Безуглов В.В. Липиды как биоэффекторы. Введение // Биохимия. - 1998. - Т. 63, № 1. - С. 3-5.

20. Серебренникова З.Г. Роль жирных кислот фосфолипидов различных органов белых крыс в формировании резистентности к глубокому многократному переохлаждению // Вопросы мед. химии. - 1989. - Т. 35, № 4. - С. 92-96.

21. Дубинина Е.Е. Роль активных форм кислорода в качестве сигнальных молекул в метаболизме тканей при состоянии окислительного стресса //

Размещено на Allbest.ru