Біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов експериментальної інтоксикації кадмієм

Дослідження впливу унітіолу на лігандні форми гемоглобіну і кисневу ємність крові за умов кадмієвої інтоксикації. Аналіз лігандних форм гемоглобіну за умов введення унітіолу отруєним кадмієм тваринам, показав зростання на 40% вмісту оксигенованої форми (табл. 2) та суттєве зниження неактивних дериватів; сумарний рівень дисгемоглобінів у пізньому періоді інтоксикації (28-а доба) був нижчий у 3,7 рази. За умов введення унітіолу активність еритроцитарної ЛДГ (рис.3) мала тенденцію до нормалізації, що, у свою чергу, сприяє підтриманню стабільності не тільки еритроцитів, але й клітин внутрішніх органів. Підтвердженням цього слугують результати дослідження активності ЛДГ плазми, яка є чутливим цитоплазматичним індикатором хімічного ураження печінки, нирок, серцевого і скелетних м'язів. У пізньому періоді інтоксикації (21- і 28-а доба) активність цього ферменту також дещо нормалізувалася, що свідчить про зниження токсичного впливу іонів кадмію на внутрішні органи щурів.

Стабілізація вмісту лігандних форм гемоглобіну у тварин, отруєних кадмієм, які одержували унітіол, мала сприятливий вплив щодо кисневої ємності крові, яка вже через 7 діб експерименту мала чітку спрямованість до нормалізації.

Дослідження впливу унітіолу на гістоструктурні зміни клітин печінки та нирок за умов інтоксикації кадмієм. Гістологічні дослідження тканин печінки за умов корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом в ранніх періодах експерименту вказують на чітку наявність проявів інтоксикації, крім вираженого повнокрів'я судин печінки. Із збільшенням тривалості введення унітіолу вираженість некротичних змін гепатоцитів зменшувалася, некрози спостерігалися тільки в окремих часточках. У сусідніх з ними часточках виявлялися гепатоцити із слабобазофільною цитоплазмою і майже повністю відсутніми великими вакуолями. У межах печінкової часточки, в її центрі і на периферії, морфологічні зміни мають однакову спрямованість. Це може бути морфологічним проявом відновлення таких основних функцій печінки, як детоксикаційна і секреторна.

Гістологічні дослідження тканин нирок в умовах корекції отруєння кадмієм дією унітіолу дозволили встановити, що в ранньому періоді інтоксикації в кірковій і мозковій речовині повнокрів'я виражене в меншій мірі, порівняно з 1-ю добою інтоксикації. Процес поліпшення стану гістоструктур нирки спостерігали на 14-у добу досліду, про що свідчив об'єм ниркового тільця, який зростав на 14,2%. При якісній оцінці спостерігалась велика кількість гіпертрофованих ниркових тілець, кількість яких залишалася стабільною величиною від 1- до 14-ї доби досліду. У процесі тривалого введення унітіолу більшість ниркових тілець відновлювала свою морфологічну будову. Таким чином, за умов корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом відбуваються компенсаторно-пристосувальні процеси, які сприяють нормалізації морфо-функціонального стану печінки та нирок, що підтверджується гістологічними дослідження морфологічних структур цих органів.

Дослідження впливу унітіолу на ультраструктурні зміни клітин печінки та нирок за умов кадмієвої інтоксикації. Дослідження гепатоцитів тварин, які в процесі інтоксикації кадмієм одержували унітіол, дозволили в ранньому періоді експерименту встановити зміну форми і субмікроскопічної будови енергетичних та біосинтетичних апаратів. Спостерігалась зміна конфігурації зовнішнього рельєфу гепатоцитів, ядра яких мали округлу форму, гранули хроматину були розсіяні по всій нуклеоплазмі, нуклеолема не утворювала випинань і вдавлень. Структурні елементи ЕС та АГ були розширеними та дещо гіпертрофованими. Електронномікроскопічні дослідження гепатоцитів через 28 діб введення унітіолу на тлі інтоксикації хлоридом кадмію вказують на відновлення субклітинної структури гепатоцитів майже до нормального рівня. Поряд з відновленими гепатоцитами і печінковими клітинами, в яких виражена гіпертрофія внутрішньої структури, зустрічалися деструктивно змінені гепатоцити, особливо в центрі печінкової дольки.

У клітинах та неклітинних структурах фільтраційного та реабсорбційного фільтрів нирок тварин, які в процесі інтоксикації кадмієм одержували унітіол, спостерігалися явища як виражених деструктивних змін, так і компенсаторно-пристосувальні процеси. Через 28 діб у цій групі тварин ультрамікроскопічними дослідженнями встановлено, що більшість компонентів фільтраційного бар'єру наближались до норми. Однак, зберігались окремі вогнища в кірковій речовині, які носили незворотній характер, тобто морфологічно наступали виражені деструктивні зміни внутрішньоклітинних структур і ядерного апарату. У реабсорбційному бар'єрі поряд з нормальними клітинами в проксимальних і дистальних частинах звивистих канальців спостерігались клітини в яких виражена функціональна напруга. Отже, результати проведеного ультраструктурного дослідження тканин нирок вказують, що за умов корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом, спостерігається тенденція до нормалізації компонентів фільтраційного та реабсорбційного бар'єрів.

Таким чином, дослідження впливу унітіолу на структурно-функціональний стан еритроцитів при інтоксикації кадмієм, дозволили встановити захисний вплив унітолу відносно еритроцитів отруєних тварин, що, у свою чергу, зменшувало морфологічні прояви гіпоксичних порушень у внутрішніх органах, сприяючи нормалізації морфо-функціонального стану печінки та нирок.

Вивчення впливу селеніту натрію за токсичної дії кадміюЇ

Вивчення впливу селеніту натрію на процеси пероксидного окиснення ліпідів та білків і антиоксидантну активність еритроцитів та плазми крові за умов інтоксикації кадмієм. Введення щурам за умов кадмієвої інтоксикації селеніту натрію призводило до значного зниження інтенсивності процесів пероксидації ліпідів, про що свідчить показник S_СХЛ, який з першої доби корекції знижувався на 8% і через 28 діб був нижчим за показники отруєних кадмієм тварин на 34%. Рівень дієнових кон'югатів і ТБК-активних продуктів (рис.5) у плазмі крові тварин, що отримували селеніт натрію, був також нижчим порівняно із щурами, яким не вводили препарат селену, протягом всього періоду спостережень. Значне зниження вмісту продуктів ПОЛ має важливе значення, оскільки вагомою є роль цих речовин у модифікаційних процесах білкової компоненти. Результати дослідження інтенсивності процесів ОМБ плазми крові щурів за умов дії селеніту натрію при інтоксикації кадмієм вказують на суттєве зниження вмісту альдегідо- і кетонопохідних нейтрального характеру в середньому на 39%. Подібна тенденція спостерігалась стосовно рівня 2,4 - ДНФ основного характеру. Такі дані свідчать про зменшення деструктивних процесів у білкових молекулах плазми крові, що відіграє важливу роль у стабілізації середовища існування як еритроцитів, так і внутрішніх органів тварин за умов введення селеніту натрію. Рівень альдегідо- і кетонопохідних як нейтрального, так і основного характеру в еритроцитах тварин цієї групи, мав чітку спрямованість до норми. Зниження вмісту продуктів ПОЛ і ОМБ вказує на меншу інтенсивність процесів окиснювального пошкодження ліпідів та білків і стабілізацію прооксидантно - антиоксидантної рівноваги при введенні селеніту натрію Підтвердженням цього слугує висока активність церулоплазміну (рис.6) і насиченість трансферину, які в середньому на 43% були вищими, ніж у тварин, які не одержували селеніту. Активність каталази еритроцитів істотно зростала, і через 28 діб експерименту в 1,5 рази перевищувала показники щурів за умов кадмієвої інтоксикації. Стабілізація прооксидантно - антиоксидантної рівноваги має вагомий вплив на функціонування еритроцитів, що підтверджують показники периферичної ланки еритрону у тварин, яким вводили селеніт натрію.

Вивчення впливу селеніту натрію на гематологічні індекси периферичної крові за умов інтоксикації кадмієм. Вивчення впливу селеніту натрію дозволяє стверджувати, що застосування цього препарату має позитивний вплив на периферичну ланку еритрону при кадмієвій інтоксикації, оскільки вже з раннього періоду експерименту число еритроцитів і рівень загального гемоглобіну зазнають менших змін. У пізні періоди дослідження ці показники мали чітко виражену тенденцію до норми. Аналогічна спрямованість змін спостерігалась стосовно рівня загального гемоглобіну, числа ретикулоцитів, еритроцитарних індексів. Такі дані разом з результатами дослідження параметрів кислотних еритрограм щурів, які одержували селеніт натрію за інтоксикації кадмієм, вказують на стабілізацію еритроцитарної мембрани. Рівень низько- і середньостійких еритроцитів у циркулюючій популяції клітин перевищував показники тварин протягом всього експерименту і на 28-у добу відповідно був вищим на 54% і 20%. Поряд з цим вміст клітин з підвищеною стійкістю і високостійких не зазнавав вагомих змін у порівнянні до інтактних тварин.

Вивчення впливу селеніту натрію на лігандні форми гемоглобіну та кисневу ємність крові за умов кадмієвої інтоксикації. Дослідження лігандів гемоглобіну (табл. 2) засвідчило, що під впливом селенітової корекції значно зростав рівень оксигенованої форми гемоглобіну, який на 28-у добу відповідав показникам інтактних тварин і становив 91% від загального гемоглобіну.

На фоні підвищення рівня загального гемоглобіну і оксигемоглобіну в цій групі тварин спостерігалась чітка тенденція до зниження вмісту MtHb і SHb, які в пізньому періоді експерименту перебували в межах норми, вміст dysHb з тривалістю корекції знижувався у 2,7 рази. Тенденція до нормалізації в лігандному спектрі гемоглобіну сприяла підвищення кисневої ємності крові тварин, починаючи з 7-ї доби на 8% з наступним підвищенням до показників інтактних тварин. Сукупність одержаних даних дозволяє стверджувати про захисний вплив селеніту натрію стосовно еритроцитів і гемоглобіну за умов кадмієвої інтоксикації, що в свою чергу зумовлює підтримання кисневого гомеостазу і попереджує розвиток тканинної гіпоксії.

Вивчення впливу селеніту натрію на гістоструктурні зміни клітин печінки та нирок за умов інтоксикації кадмієм. Гістологічні дослідження тканин печінки в ранньому періоді селенітової корекції дозволили встановити патоморфологічні зміни, які проявлялись розширенням синусоїдних гемокапілярів, але без проявів повнокрів'я. Гепатоцити мали дрібну зернистість у цитоплазмі, яка вказує на білкову дистрофію, окремі гепатоцити перебували в стані дрібновакуольної дистрофії. Стан гепатоцитів виявляє гетерогенність у різних часточках і в різних зонах однієї і тієї ж часточки. З тривалістю дії селеніту натрію стан гепатоцитів в отруєних кадмієм тварин поліпшувався, що проявлялось відсутністю гепатоцитів з ознаками некрозу і некробіозу, зменшенням кількості гепатоцитів з дрібновакуольною дистрофією, появою двох'ядерних гепатоцитів.

Гістологічні дослідження тканин нирок показали, що в ранньому періоді у кірковій і мозковій речовині не виявляється повнокрів'я дрібних кровоносних судин. Розширеними залишаються крупні судини - полярні, міжчасточкові, дугоподібні. Діаметр міжчасточкових артерій, приносних і виносних судин ниркового тільця нормалізується. У динаміці експерименту від 14-ї до 21-ї доби у нирці розширеними залишаються лише окремі міжчасткові і дугоподібні артерії. Ниркові тільця в більшості мали округлу форму, просвіт капсули ниркових тілець не прослідковується, зморщені ниркові тільця не спостерігалися. Стінка проксимальних канальців нефрону мала звичайний вигляд, їх структура нагадувала таку за умов норми. Однак, залишаються дистрофічні зміни епітеліоцитів окремих дистальних канальців. Просвіт таких канальців має форму вузької щілини. Таким чином, за умов дії селеніту натрію при кадмієвій інтоксикації, виявляються морфологічні ознаки поліпшення стану структур ниркового тільця і канальців нефрону, стабілізація їх морфометричних показників. Ці зміни більш динамічні щодо об'єму ниркового тільця та його судинного клубочка і більш постійні щодо ниркових тілець.

Вивчення впливу селеніту натрію на ультраструктурні зміни клітин печінки та нирок за умов кадмієвої інтоксикації. Електронномікроскопічні дослідження структури гепатоцитів та їх компонентів за умов введення селеніту натрію отруєним кадмієм тваринам, вказують на те, що в ранньому періоді експерименту ядра гепатоцитів збільшені в розмірах. Спостерігалось зменшення кількості гранул хроматину в його центральній частині, контури ядра гладкі, перинуклеарний простір слабо виявляється, мітохондрії печінкових клітин мали різну ультраструктуру. У ГЕС відмічалась фрагментація та розширення її цистерн, АГ характеризується розширенням і фрагментацією цистерн з появою вмісту середньої електронної щільності. У пізньому періоді дослідження ядра у більшості гепатоцитів мали овальну форму, в нуклеоплазмі гранули хроматину розміщувались рівномірно, ядерна оболонка тісно зв'язана з ГЕС, яка має форму канальців на мембранах яких рівномірно розміщені рибосоми. Мітохондрії чітко обмежені мембранами і зберігали правильне розміщення крист. Поряд з цим, у деяких гепатоцитів відмічались субмікроскопічні зміни, які акцентують увагу на перенесену інтоксикацію кадмієм.

Електронномікроскопічні дослідження тканин нирок при введенні отруєним тваринам селеніту натрію показали, що в компонентах фільтраційного бар'єру через 7 діб інтоксикації спостерігалась картина подібна до змін, які відмічали за дії іонів кадмію. Поряд з тим, зустрічались ендотеліоцити з підвищеним нуклеопротеїновим синтезом, про що засвідчує осмієфільність нуклеоплазми внаслідок збільшення гранул, розширення цистерн ГЕС на мембранах якої збільшується кількість гранул рибосом, спостерігається активація АГ. Ядра великих розмірів з чіткими ядерцями. Ультраструктурне дослідження фільтраційного бар'єру клубочкових капілярів на завершення експерименту (через 28 діб) дозволило встановити повне відновлення як структурних, так і не структурних компонентів. Спостерігались відновні процеси в реабсорбційному бар'єрі, які наближені до норми. Поряд з цим, слід підкреслити, що в окремих ділянках кіркової речовини як у ниркових тільцях, так і звивистих канальцях проксимальної частини відмічалися явища перенесеної інтоксикації, яка привела до незворотних змін у фільтраційно-реабсорбційному бар'єрі.

Таким чином, проведені нами дослідження вказують, що введення селеніту натрію за умов кадмієвої інтоксикації поліпшує ультраструктурну організацію і стан гістоструктур печінки, має нормалізуючий вплив на структурні компоненти фільтраційного і реабсорбційного бар'єру нирок, що підтверджується електронномікроскопічними та гістологічними дослідженнями тканин нирок.

Аналізуючи сукупність одержаних даних за умов експериментальної кадмієвої інтоксикації, можна вважати, що провідною ланкою в механізмі токсичної дії іонів кадмію є біохімічні механізми, які спричиняють розвиток оксидативного стресу через порушення структурно-функціонального стану еритроцитів і гемоглобіну, що призводить до розвитку комбінованої гемічної і тканинної гіпоксії і деструктивних процесів у внутрішніх органах. Спираючись на одержані дані, ми розробили концептуальну модель токсичної дії іонів кадмію, основні положення якої наведені нижче і пояснюють послідовність первинних реакцій, що лежать в основі механізмів токсичного впливу кадмію (рис. 7):

· іони кадмію здатні зв'язуватись з поверхневими SH-групами білків мембран і строми еритроцитів, зумовлюючи порушення їх структури і ферментативної активності;

· накопичуючись в еритроцитах, іони Cd²⁺ зв'язуються з SH-групами глобінового компоненту гемоглобіну і дестабілізують структуру гемоглобіну, що зумовлює доступність гема і порушення його структури, внаслідок чого відбувається незворотне ушкодження гемоглобіну, підтвердженням чого є високий рівень сульфгемоглобіну;

· порушення процесу відновлення метгемоглобіну спричинює генерацію активних форм кисню, що зумовлюють окиснювальну модифікацію білків, порушення жирнокислотного складу фосфоліпідів, активацію пероксидного окиснення ліпідів, розвиток оксидативного стресу; порушення стабільності мембран еритроцитів і клітин внутрішніх органів;

· деструктивні процеси в молекулі гемоглобіну, зміни лігандного спектру цього гемопротеїну, які супроводжуються накопиченням його неактивних дериватів, приводять до порушення кисневої ємності крові і розвитку гемічної гіпоксії;

· конкурентна дія іонів кадмію стосовно іонів заліза, порушення функціонування системи „церулоплазмін-трансферин” призводить до утворення пулу вільного заліза, що виступає ініціатором вільнорадикальних процесів в еритроцитах, плазмі крові та клітинах внутрішніх органів;

· висока інтенсивність процесів пероксидного пошкодження ліпідів та білків еритроцитів та плазми крові, недостатня активність антирадикального захисту еритроцитів і антиоксидантної системи плазми крові зумовлює деструктивні зміни клітин печінки та нирок.

Таким чином, проведені нами дослідження дозволили сформулювати концепцію впливу кадмію на живі організми через порушення структури і функцій еритроцитів та лігандних форм гемоглобіну, які супроводжують розвиток кадмієвої інтоксикації.

Висновки

У дисертаційній роботі вивчено біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов інтоксикації експериментальних тварин іонами кадмію і обґрунтовано сучасну концепцію розвитку кадмієвої інтоксикації та доцільності використання за умов отруєння кадмієм препаратів антиоксидантної дії.

1. Одноразове та багаторазове (десятиденне) введення щурам кадмію хлориду в дозах 12 мг/кг та 1,2 мг/кг маси відповідно, призводять до глибоких біохімічних порушень в еритроцитах, змін у співвідношенні лігандних форм гемоглобіну, пошкодження мембранних структур внутрішніх органів та розвитку явищ внутрішньоклітинного оксидативного стресу як механізмів комбінованої гемічної та тканинної гіпоксії при інтоксикації кадмієм.

2. Пошкодження в системі еритрону за умов токсичної дії іонів кадмію проявляються суттєвими змінами показників еритрограми, еритроцитарних індексів, зниженням рівня загального гемоглобіну і зростанням числа ретикулоцитів у процесі багаторазової (на 36%) та одноразової (на 57%) інтоксикації. У периферичній крові щурів спостерігається також „омолодження” еритроцитарної популяції, що виражається зростанням рівня високостійких до кислотного гемолізу клітин на 35% (багаторазова інтоксикація) і 43% (одноразова інтоксикація).

3. Зміни у співвідношенні лігандних форм гемоглобіну за кадмієвої інтоксикації, максимуми яких спостерігаються через 24 год при одноразовому та через 28 діб при багаторазовому введенні хлориду кадмію, характеризуються зниженням рівня оксигенованої форми гемопротеїну з підвищенням вмісту неактивних дериватів: метгемоглобіну, сульфгемоглобіну та сумарного рівня дисгемоглобінів (на 32 % і 24% відповідно), що зумовлює зниження кисневої ємності крові тварин і лежить в основі розвитку гемічної гіпоксії.

4. Інтоксикація іонами кадмію призводить до порушення активності лактатдегідрогенази еритроцитів та зниження інтенсивності генерації відновленого НАД, що спричинює порушення інтенсивності процесу відновлення гемоглобіну і сприяє накопиченню в еритроцитах активних форм кисню. Зазначені зміни являють собою один із ключових механізмів розвитку оксидативного стресу за умов інтоксикації кадмієм.

5. В результаті одноразового та багаторазового введення щурам іонів кадмію спостерігаються суттєве збільшення вмісту первинних та вторинних продуктів ліпопероксидації (дієнових кон'югатів та ТБК-активних продуктів) та розвиток явищ перекисної модифікації жирнокислотного складу тканинних ліпідів, а саме зниженням рівня арахідонової (С_20:4 ) - на 44%, та ейкозотрієнової (С_20:3) кислот - на 35% у складі ліпідів плазми крові. У жирнокислотному спектрі ліпідів еритроцитів вміст олеїнової (С_18:1) кислоти знижувався на 32%, арахідонової - на 22% з одночасним зростанням ейкозотрієнової кислоти - на 81%, що свідчить про істотне порушення ліпідного складу біомембран.

6. Окиснювальна модифікація білків еритроцитів та плазми крові, що відбувається за умов одноразового та багаторазового введення хлориду кадмію, призводить до накопичення карбонільних похідних нейтрального та основного характеру, рівень яких в еритроцитах зростає за умов гострої інтоксикації в 5-6 разів, а основного характеру відповідно в - 4-7 разів. Однонапрямлений характер змін продуктів ОМБ спостерігався в еритроцитах та плазмі крові за умов повторного введення іонів кадмію. Зазначені зміни в ОМБ можуть слугувати біохімічним механізмом порушення їх структурної, ферментативної та кисневотранспортної функцій білків за інтоксикації кадмієм.

7. Інтоксикація щурів іонами кадмію спричинює фазові зміни в активності церулоплазміну плазми крові як біохімічного механізму регуляції насиченості трансферину іонами заліза та співвідношення Fe²⁺/Fe³⁺. У період максимальної активації процесів вільнорадикального окиснення за отруєння кадмієм відбувається зменшення активності церулоплазміну і каталази еритроцитів, що призводить до зменшення насиченості трансферину, сприяє накопиченню іонів Fe²⁺ та активних форм кисню у тканинах.

8. Морфологічні порушення за умов інтоксикації щурів іонами кадмію проявляються розвитком токсичного ураження клітин печінки з руйнуванням мембранних структур, білоксинтезуючого та ядерного апарату гепатоцитів, пошкодженням фільтраційного і реабсорбційного відділів нирок, зменшенням кількості і об'єму ниркових тілець. Деструктивні зміни в мітохондріях виступають як ультраструктурні прояви порушень біоенергетичного апарату та розвитку вторинної тканинної гіпоксії за токсичної дії кадмію.

9. Унітіол (2,3-димеркаптопропансульфонат натрію) та селеніт натрію здійснюють протекторну дію стосовно біохімічних та морфологічних порушень, що розвиваються за експериментальної інтоксикації кадмієм. Протекторний вплив унітіолу та селеніту натрію є пов'язаним із нормалізуючим впливом на процеси ліпопероксидації, ОМБ та стан антиоксидантних систем клітин, що, у свою чергу, є біохімічною основою зростання рівня оксигенованого гемоглобіну, зниження дисгемоглобінів, підвищення кисневої ємності крові, нормалізації показників периферичної ланки еритрону. Отримані результати свідчать про можливість застосування препаратів антиоксидантної дії з метою нормалізації порушених метаболічних процесів за токсичної дії важких металів, зокрема іонів кадмію.

Список основних праць, опублікованих за темою дисертації

1. Ерстенюк Г.М., Клименко А.О., Остапяк І.М. Стан антиоксидної системи щурів у процесі гострої кадмієвої інтоксикації // Медична хімія. - 2000. - Т.2, №2. - С. 47 - 49 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження активності каталази еритроцитів, церулоплазміну, насиченості трансферину, вмісту метгемоглобіну, аналіз і узагальнення результатів, написано текст статті).

2. Дєльцова О.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М., Грищук М.І. Гістоструктурні зміни деяких внутрішніх органів за умов кадмієвої інтоксикації // Галицький лікарський вісник. - 2001. - Т.8, №2. -С. 31-33 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, проведено експериментальні дослідження тканин нирок та печінки).

3. Ерстенюк Г.М., Дєльцова О.І. Морфологічна перебудова нирки за умов корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом // Галицький лікарський вісник. - 2002. - Т.9, №2. - С. 31-32 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті).

4. Ерстенюк Г.М. Вплив хлориду кадмію на систему еритрону // Експериментальна фізіологія та біохімія. - 2002. - №2. - С. 25-29.

5. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Вивчення компонентів системи гемоглобіну та антиоксидантних ферментів за кадмієвої інтоксикації // Укр. біохім. журнал - 2002. - Т.74, №5. - С. 124-127. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження лігандних форм гемоглобіну і активності антиоксидантних ферментів, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті).

6. Нейко Є.М., Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Інтоксикація кадмієм: токсикокінетика і механізм біоцидних ефектів // Журн. АМН України. - 2003. - Т.9, №2. - С. 250-261. (Дисертантом проведено літературний пошук, експериментальні дослідження системи еритрону і гемоглобіну, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті).

7. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Система "лактатдегідрогеназа-метгемоглобін" та окиснювальна модифікація білків еритроцитів за умов кадмієвої інтоксикації // Мед. хімія. - 2003. - Т.5, №1. - С. 9-12. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

8. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М., Брюзгіна Т.С., Задоріна О.В. Жирнокислотний склад ліпідів еритроцитів і плазми крові за умов кадмієвої інтоксикації та при корекції унітіолом // Укр. біохім. журнал - 2003. - Т.75, №5. - С.103-105. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

9. Ерстенюк Г.М., Дєльцова О.І. Селенова корекція кадмієвої інтоксикації // Гігієна населених місць. - Київ. - 2003. - вип.41. - С. 103-106. (Дисертанту належить постановка експерименту, дані щодо активності церулоплазміну, аналіз і узагальнення результатів дослідження, текст статті ).

10. Ерстенюк Г.М. Вплив селену та унітіолу на активність церулоплазміну і насиченість трансферину залізом сироватки крові щурів за умов кадмієвої інтоксикації // Вісник проблем біології і медицини. - 2003. - вип.5. - С.20-22.

11. Ерстенюк Г.М. Окиснювальні модифікації білків та ліпідів за умов кадміозу і корекція їх унітіолом // Современные проблемы токсикологии. - 2003. - №4. - С.70-73.

12. Ерстенюк Г.М. Динаміка змін оксигемоглобіну у щурів при введенні хлориду кадмію // Мед. хімія . -2003. -Т.5, №4. - С.23-26.

13. Ерстенюк Г.М. Активність деяких металоферментів при кадмієвій інтоксикації // Наукові записки ТДПУ. Серія Біологія -2003. - №3-4. -С. 88-91.

14. Назарук Р.М., Ерстенюк Г.М. Вплив "ВИСОКОЯКІСНОГО КОМПЛЕКСУ КАЛЬЦІЮ" на деякі метаболічні показники за умов кадмієвої інтоксикації// Проблеми екології та медицини. - 2003. - Т.7, №5-6. - С. 6-8. (Дисертанту належить постановка експерименту, дані щодо кислотних еритрограм тварин, аналіз і узагальнення результатів дослідження).

15. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Стан еритроцитарних мембран при корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом // Досягнення біології та медицини. - 2004. - №1(3). - С. 64-67 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження кислотної резистентності і жирнокислотного складу мембран еритроцитів, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

16. Ерстенюк Г.М., Губський Ю.І. Унітіол: вплив на червону кров і рівень оксигемоглобіну за умов кадмієвої інтоксикації // Современные проблемы токсикологии. - 2004. - №2 - С. 30 - 32 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, одержано дані стосовно показників системи еритрону і рівня оксигемоглобіну, проведено аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

17. Ерстенюк Г.М., Дєльцова О.І. Морфологія печінки при кадмієвій інтоксикації та корекції унітіолом // Вісник морфології. - 2004.- №1. - С. 74-76. (Дисертанту належить постановка експерименту, написання тексту статті).

18. Ерстенюк Г.М. Вплив селену на деякі метаболічні процеси в еритроциті при кадмієвій інтоксикації // Лікарська справа. - 2004. - №2. - С.65-68.

19. Ерстенюк Г.М., Шутка Б.В.Ультрамікроскопічне дослідження нирок за умов корекції кадмієвої інтоксикації селеном //Вісник морфології. - 2004. - №2. - С. 54-57. (Дисертанту належить проведення експериментальних досліджень, написання тексту статті).

20. Ерстенюк Г.М., Шутка Б.В.Ультрамікроскопічне дослідження печінки за умов корекції кадмієвої інтоксикації селеном // Вісник проблем біології і медицини. - 2004. - вип.4. - С. 80-84. (Дисертанту належить проведення експериментальних досліджень, написання тексту статті).

21. Ерстенюк Г.М. Кисневотранспортна функція крові за умов інтоксикації кадмієм // Вісник Львівського університету. Серія: Біологія. - 2004. - вип.37. - С. 72-76.

22. Ерстенюк Г.М. Стан лігандних форм гемоглобіну щурів за умов кадмієвої інтоксикації // Мед. хімія. - 2004. - Т.6, № 3.- С.101-103.

23. Ю. І. Губський, Г. М. Ерстенюк, Т. С. Брюзгіна, О.В. Задоріна Окиснювальна модифікація білків та жирнокислотний склад плазми крові за умов інтоксикації кадмієм // Наукові записки ТДПУ. Серія Біологія - 2004. - №2. - С. 10-13 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо окиснювальних модифікацій білків, аналіз і узагальнення результатів дослідження, текст статті ).

24. Бабенко Г.О., Ерстенюк Г.М. Вплив токсичних концентрацій кадмію на гемопоез // Матер.7 Українського біохімічного з'їзду. - Київ. - 1997. - С. 104-105 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження показників периферичної крові, аналіз результатів дослідження, написано текст).

25. Ерстенюк Г.М. Вплив унітіолу на систему еритрону в процесі кадмієвого токсикозу // Матер. 1 з'їзду Токсикологів України. - Київ. - 2001. - С.19-20.

26. Дєльцова О.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М., Грищук М.І. Гістоструктурні зміни деяких внутрішніх органів за умов кадмієвого токсикозу // Матер. 1 з'їзду Токсикологів України. - Київ. - 2001. - С.24 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, проведено експериментальні дослідження тканин печінки і нирок).

27. Ерстенюк Г.М. Вплив селену на систему еритрону в процесі кадмієвого токсикозу // Ліки-людині , Харків. - 2001. - С.6-8.

28. Ерстенюк Г.М. Динаміка змін метгемоглобіну в процесі кадмієвої інтоксикації //Тези доп. науково-практичної конференції "Організація токсикологічної допомоги в Україні". - Київ. - 2002. - С.75.

29. Дєльцова О.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М., Грищук М.І. Вплив унітіолу на процеси пероксидного окиснення і ступінь антиоксидантного захисту за кадмієвої інтоксикації //Матеріали 8 Українського біохімічного з'їзду. - Чернівці. - 2002. - С.219-220 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст ).

30. Ерстенюк Г.М. Вплив селену на систему гемоглобіну за кадмієвої інтоксикації // Матеріали 8 Українського біохімічного з'їзду. - Чернівці. - 2002. - С.221.

31. Дєльцова О.І., Грищук М.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М. Динаміка морфоструктурних змін органів шлунково-кишкового тракту за умов впливу токсикантів-забруднювачів довкілля // Наукові праці 3 Національного Конгресу анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України. - Київ. - 2002. - С. 97-98. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження тканин печінки і нирок).

32. Ерстенюк Г.М. До механізму оксидативного стресу за умов інтоксикації кадмієм // Матеріали з'їзду Українського Товариства клітинної біології. - Львів. - 2004. - С.67.

Анотація

Ерстенюк Г.М. Біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов експериментальної інтоксикації кадмієм. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 14.01.32 - медична біохімія. - Національний медичний університет імені О.О.Богомольця, Київ, 2004.

Дисертація присвячена вивченню біохімічних механізмів пошкодження еритроцитів при дії іонів кадмію в експериментальних тварин. Встановлено, що одноразове та багаторазове (десятиденне) введення щурам кадмію хлориду в дозах 12 мг/кг та 1,2 мг/кг маси відповідно, призводить до глибоких біохімічних порушень в еритроцитах, які супроводжуються змінами лігандних форм гемоглобіну, кисневої ємності крові, розвитком оксидативного стресу. Показано, що, за умов інтоксикації іонами кадмію, відбуваються суттєві зміни ліпопротеїнових комплексів еритроцитів і плазми крові, активація процесів пероксидації ліпідів та окиснювального ушкодження білків, порушення прооксидантно-антиоксидантної рівноваги. Встановлено, що розвиток комбінованої гемічної та тканинної гіпоксії при дії іонів кадмію призводить до порушень гісто- й ультраструктури внутрішніх органів. Морфологічні зміни тканин печінки проявлялись руйнуванням мембранних структур, деструктивними змінами гранулярної ендоплазматичної сітки, апарату Гольджі, ядра, мітохондрій гепатоцитів, порушенням фільтраційного й реабсорбційного відділів нирок. Створено концептуальну модель первинних біохімічних механізмів пошкоджуючої дії іонів кадмію.

Обґрунтовано доцільність використання унітіолу та селеніту натрію з метою корекції порушень метаболізму за кадмієвої інтоксикації.

Ключові слова: кадмієва інтоксикація, біохімічні механізми, еритроцити, лігандні форми гемоглобіну, оксигемоглобін, метгемоглобін, сульфгемоглобін, корекція, унітіол, селеніт натрію.

Аннотация

Эрстенюк А.М. Биохимические механизмы повреждения эритроцитов при экспериментальной интоксикации кадмием. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 14.01.32 -медицинская биохимия. - Национальный медицинский университет им. О.О.Богомольца, Киев, 2004.

Диссертация посвящена изучению биохимических механизмов повреждения эритроцитов под влиянием ионов кадмия в экспериментальных животных.

В условиях однократного и многократного (на протяжении 10 дней) введения животным хлорида кадмия в дозах 12 мг/кг и 1,2 мг/кг массы соответственно, установлено глубокие биохимические нарушения в эритроцитах, изменения лигандных форм гемоглобина, периферическом звене эритрона. Показано, что в процессе развития кадмиевой интоксикации существенно снижается уровень оксигенированной формы гемоглобина на фоне повышения неактивных лигандов: метгемоглобина, сульфгемоглобина и суммарного уровня дисгемоглобинов. Такие изменения в лигандном спектре гемоглобина приводят к нарушению кислородной емкости крови и развитию гемической гипоксии. Недостаточная активность процессов восстановления метгемоглобина приводит к накоплению активных форм кислорода в эритроцитах и развитию оксидативного стресса. Деструкция молекул гемоглобина сопровождается образованием сульфгемоглобина и свободных ионов железа, которые выступают мощными инициаторами свободнорадикальных процессов.

Установлено, что при интоксикации кадмием наблюдаются существенные изменения липидов и белков эритроцитов и плазмы крови, активация ПОЛ и окислительные модификации белков, нарушение прооксидантно-антиоксидантного равновесия. Показано, что кадмиевая интоксикация сопровождается дестабилизацией мембран эритроцитов и эритроцитарных индексов.

Нарушение кислородтранспортной функции гемоглобина и развитие комбинированной гемической и тканевой гипоксии при интоксикации кадмием оказывает существенное влияние на гисто- и ультраструктурную организацию внутренних органов экспериментальных животных. В печени наблюдались деструктивные изменения мембранных структур, компонентов гранулярной эндоплазматической сети, аппарату Гольджи, митохондрий, ядра, нарушения фильтрационного и реабсорбционного отделов почек.

На основании полученных данных создана концептуальная модель первичных биохимических механизмов токсического влияния кадмия в основе которой лежит повреждение эритроцитов, нарушения лигандных форм гемоглобина, развитие оксидативного стресса и гемической гипоксии.

Введение унитиола уменьшало развитие оксидативного стресса у животных при кадмиевой интоксикации, накопление продуктов ПОЛ, способствовало стабилизации мембран эритроцитов и лигандов гемоглобина. Унитиоловая коррекция уменьшала деструктивные изменения в печени и почках при кадмиевой интоксикации.

Введение селенита натрия способствовало уменьшению содержания диеновых коньюгатов, ТБК-активных продуктов, активации каталазы, оказывало стимулирующее влияние на функционирование системы “церулоплазмин-трансферрин”. Селенитовая коррекция оказывала стабилизирующее влияние на липиды и белки эритроцитов и плазмы крови, мембрану эритроцитов, лигандные формы гемоглобина, повышала кислородную емкость крови, стимулировала компенсаторные процессы в тканях печени и почек.

Полученные результаты позволяют рекомендовать унитиол и селенит натрия для коррекции метаболических нарушений, обусловленных кадмием.

Ключевые слова: кадмиевая интоксикация, биохимические механизмы, эритроциты, лигандные формы гемоглобина, оксигемоглобин, метгемоглобин, сульфгемоглобин, коррекция, унитиол, селенит натрия.

Synopsis

Ersteniuk H.M. Biochemical mechanisms of the erythrocytes damage in the conditions of experimental cadmium intoxication. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of a Doctor of Biological Sciences in speciality 14.01.32 - Medical Biochemistry. National Medical University named after O.O. Bogomolets, Kyiv, 2004.

The dissertation deals with the study of biochemical mechanisms of the erythrocytes damage under the influence of cadmium ions in the experimental animals. Acute and long-term cadmium intoxication has been established to cause grave biochemical disturbances in erythrocytes accompanied by the changes of hemoglobin ligand forms, oxygen capacity and oxidative stress development. It has been determined that considerable changes of lipoprotein complexes of the erythrocytes and blood plasma activation of both lipid peroxidation processes and oxidation damage of protein - antioxidant balance occur under cadmium intoxication.

It has been shown that the development of combined hemic and tissue hypoxia under the influence of cadmium ions leads to the disorders of histostructure and ultrastructure of the inner organs. Morphologic changes of the liver tissues manifested themselves by ruining of membrane structures, proteinsynthesizing, energy and hereditary apparatuses of the hepatocytes, by the disorders of filtration and reabsorption parts of the kidneys. Conceptual model of the primary biochemical mechanisms of the damaging effect of cadmium ions been created. The use of pharmacological preparations of antioxidant action (Unitiol, Selenium) has been substantiated for the correction of metabolism disturbances resulted from cadmium intoxication.

Key words: cadmium intoxication, biochemical mechanisms, erythrocytes, ligand forms of hemoglobin, oxyhemoglobin, methemoglobin, sulfhemoglobin, correction, Unitiol, Selenium.

Размещено на Allbest.ru