CC BY
17
© Кулщька М. I.
УДК 616-008.9-02:616-099:546.33'173 Кул'щька М. I.
ДИНАМ1КА МЕТАБОЛ1ЧНИХ ЗМ1Н В ОРГАН1ЗМ1 ЩУР1В
ЗА УМОВ УРАЖЕННЯ Н1ТРИТОМ НАТР1Ю
ДВНЗ «Тернопшьський державний медичний унiверситет iMeHi I. Я. Горбачевського МОЗ УкраГни» (м. Тернопшь)
Дана робота е фрагментом науково-дослщно! роботи «Вивчення порушень метаболiчних процесiв у тварин, отруених ксенобютиками, та корекцiя 1х за допомогою антиоксидантiв», № державно! реестрацiI 010611001760.
Вступ. 3а останнi десятирiччя використання мЫе-ральних добрив, в тому чиогм азотних, значно збть-шилось, що зумовило рiзке зростання залишково! кiлькостi нiтратiв та нiтритiв у довшлт, а в кiнцевому результат - збiльшення нiтритного навантаження на людину [4,7,9,15]. В фунД а також у поверхневих i фунтових водах нiтрати утворюються при природ-ньому розкладi мiкроорганiзмами органiчних азотов-мiсних речовин. Утворений iон амоню окиснюеться в нiтрити та нгграти. Частина !х знову засвоюеться рослинами, а частина попадае у вщкрит водоймища [7,9]. Крiм того, застосування азотних добрив та за-бруднення довктля промисловими та побутовими вщходами призводить до збiльшення вмiсту нггра-тiв у питнiй водi та стьськогосподарських продуктах [13], зокрема нггриту натрiю, який е класичним метгемоглобiноутворювачем, за його дi! на оргаызм розвиваеться гемiчна гiпоксiя. За даними лггератури [4,15], нiтрит натрю в контактi з оксигемоглобiном призводить до утворення радикалiв, якi е активними реагентами, що пошкоджують бюлопчы системи, проявляють виражену цитотоксичну дю, iнiцiюють процеси пероксидацiI лiпiдiв, бшюв, нуклешових кислот, що свщчить про виражену токсичну дiю нггра™ та нiтритiв на органiзм людини i тварин [12,15]. Не-зважаючи на значний об'ем дослiджень, ряд питань, що стосуються впливу !х на рiзнi системи органiзму ще не з'ясованi, що потребуе серйозно! уваги та по-дальшого вивчення.
Метою дослщження було вивчити вплив нiтриту натрiю на динамiку показниюв пероксидного окис-нення лiпiдiв, ендогенно! iнтоксикацi,i та функцюналь-ний стан плазматичних мембран у щурiв.
Об'ект i методи дослiдження. Дослiди проведено на 60 безпородних бтих щурах-самцях масою 180-190 г, яких утримували на стандартному рацiонi вiварiю. Гостре токсичне ураження моделювали шляхом одноразового внутршньошлункового введення нггриту натрю в дозi 70 мг/кг маси тта [12]. Пщдо-слщних тварин було подiлено на таю групи: 1-а - н тактн щурi (контроль), 2-а - щури, ураженi нiтритом натрiю. Щурiв виводили з експерименту шляхом кро-
marya_k@ukr.net
вопускання за умов тюпентал-натр1евого наркозу на 1, 4, 7 i 14-у доби вщ моменту штоксикацп. Для до-сл1джень використовували цтьну кров, сироватку кровi, гомогенат печЫки. Всi манiпуляцiI з експери-ментальними тваринами проводили i3 дотриманням правил вщповщно до «бвропейсько! конвенцiI про захист хребетних тварин, що використовуються для дослщних та iнших наукових цтей» та «Науково-прак-тичних рекомендацм з утримання лабораторних тварин та роботи з ними» [10,16].
Стан пероксидного окиснення лтщв (ПОЛ) оцЫю-вали за рiвнем дieнових кон'югатiв (ДК) [6] та вмютом ТБК-активних продуктiв (ТБК АП) у реакцп з тюбарбг туровою кислотою [3]. СтупЫь ендогенно! Ытоксика-цп визначали за вiдсотком еритроцитарного iндексу Ытоксикаци (EII) - за ктькютю поглинутого барвника (метиленового синього) еритроцитарними мембранами [11] та ктькютю метгемоглобЫу (MetHb) в кровi, який визначали щангщриновим методом [2]. Функцг ональний стан плазматичних мембран визначали за активнютю аланiнамiнотрансферази (АлАТ) i аспар-татамiнотрансферази (АсАТ) - в реакцп з 2,4-динг трофенiлгiдразином [5].
Отриманий в результат експерименту цифровий матерiал був систематизований та оброблений за допомогою методiв варiацiйноI статистики iз вико-ристанням програм «Exel Microsoft» [8] та «Statsoft STATISTICA».
Результати досл1джень та Ух обговорення. Про Ытенсивнють процесiв вiльнорадикального окиснення лтщв судили за вмютом ДК та ТБК АП. Результати дослщжень показали, що за умов гостро! нггритно! н токсикацiI вщбуваються значнi змiни в процесах лто-пероксидацiI. Результати дослiдження концентрацiI ДК показали, що даний показник вiрогiдно (р<0,001) зростав в усi дослщжуваы термiни (табл. 1): на 1-шу добу - на 88,4% вщносно групи неуражених щурiв, на 4-ту добу - на 128,7%, порiвняно з аналопчним показником iнтактноI групи тварин. В наступи доби дослщу концентрацiя ДК знижувалась, порiвняно з попередым показником, але рiвня норми не досягала. Так, за дм нiтриту натрiю на оргаызм щурiв на 7-му добу експерименту вмют ДК в сироватцi кровi знижувався на 7,3% вiдносно попередньо! доби, а на 14-й день - на 38% порiвняно з 4-ою добою дослщу. Вмют ТБК АП у сироватц кровi на 1-шу добу дослщу, в порiвняннi з контролем, вiрогiдно зростав на 41,3%.
Найбiльше зростання вмюту ТБК АП виявлено на 4-ту добу експеримен-ту - на 94,1% бтьше, у порiвняннi з групою iнтактних тварин. На 7-му i 14-ту доби даний показник вiроriд-но зростав вiдповiдно на 66,4 i 32,7%. У печiнцi отруених тварин спосте-рiгаласы аналогiчна закономiрнiсты змiн вмiсту продуктiв лтопероксида-цп (табл. 1). Так, вмiст ДК у печiнцi отруених тварин вiрогiдно зростав на 1-й день дослщу - на 92,5%.
Найбiлыше зростання ДК спосте-рiгалося на 4-ту добу експеримен-ту - на 149,7%, у порiвняннi з групою Ытактних тварин. На високому рiвнi даний показник знаходився i на 7-й день доошдження - 211,2%. Рiвены ДК в печiнцi щурiв був на 14-ту добу на 121,1% бтышим, порiвняно з контрольною групою щурiв. При вивченнi вмюту ТБК АП в печЫц вiрогiдно зростав на 33,2% через добу вщ моменту введення отрути. Найбтьших величин рiвень ТБК АП досягнув на 4-ту добу експе-рименту, порiвняно з групою iнтактних тварин. Такий високий вмют ТБК АП свщчить про розвиток дистро-фiчно-некротичних змЫ у печiнцi протягом перших чотирьох дыв при нiтритному ураженнк В наступнi днi експерименту вмют ТБК АП в печЫц отруених нитритом натрiю тварин був бтышим на 58,3% (7-ма доба) i 34,0% (14-та доба) вщ групи контрольних тварин. Цi факти свiдчать, що за умов нпритно! iнтоксикацiI у ге-патоцитах i кровi пiдцослiдних щурiв спостерiгаеться Ытенсифка^я вiльнорадикальних процесiв, яка при-зводить до активацп процесiв лiпопероксидацiI та на-громадження ендогенних токсичних продукпв.
Токсична дiя нiтриту натрiю проявляеться ппокЫ-ею, що розвиваеться внаслщок утворення MetHb та порушення транспорту кисню кров'ю. Активнi форми кисню, якi утворюються в органiзмi при надходженн токсичних чинникiв, викликають посилене окиснення НЬ до MetHb. При дослщженн вмiсту MetHb в кровi щурiв, отруених нiтритом натрiю, ми вiдмiтили вiро-гiдне зростання його на 69,1% через 24 год. вщ початку експерименту (табл. 2). На 4-ту добу вмют МеШЬ був найвищим (180,0%), порiвняно з контрольною групою щурiв. На 7-му добу експерименту спостер^алося деяке зниження даного показника, що становило 162,7% вщносно контролю, а на 14-й день - 140%.
МетгемоглобЫоутворення - вть-норадикальний процес, який проходить з утворенням активних форм кисню, що спричиняють деструктивну дiю на мембрани еритроци™ i полег-шують цим самим вивтьнення гемо-глобiну з останых.
Одним iз способiв дiагностики ен-догенно! iнтоксикацiI е дослщження проникностi мембран еритроцитiв. У таблиц 2 наведен данi, якi вказують
Таблиця 1.
Показники ПОЛ в сироватц KpoBi та печiнцi щурiв з гострим отруенням opraHi3My нiтритом натрiю (M ± m)
Показник Група тварин
контрольна (штактна) уражеш тварини, доба експерименту
1 4 7 14
ДК сироватки, ум.од./мл 0,467+0,018 0,880+ 0,024 *** 1,068+ 0,030 *** 0,990+ 0,027 *** 0,683 + 0,018 ***
ТБК АП сироватки, мкмоль/л 6,44+0,15 9,10+ 0,24 *** 12,50+ 0,36 *** 10,72+ 0,30 *** 8,55+ 0,24 ***
ДК печшки, ум.од./г 0,161+0,005 0,310+ 0,006 *** 0,402+ 0,012 *** 0,340+ 0,009 *** 0,195+ 0,006 ***
ТБК АП печшки, мкмоль/кг 38,35+1,20 51,07+ 1,50 *** 71,26+ 2,10 *** 60,68+ 1,80 *** 51,39 + 1,80 ***
Примлтки. Тут i в наступнiй таблиц зiрочкою no3Ha4eHi величини, що статистично достс^рно вiдрiзняються вiд контрольних: * - р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001.
на зм1ну Ell п1д впливом н1триту натрю, в пор1внянн1 з контрольним показником. На 1-шу добу експерименту вщсоток Ell зростав на 60,3%, на 4-ту - на 92,5%, а на 7-му i 14-ту доби дослщу спостер1галося деяке зменшення даного показника вщносно групи н тактних щурiв. Результати виявились вiрогiдними (р<0,001) в усiх випадках, що свщчить про пщвищен-ня проникност мембрани еритроцитiв пiсля отруення щурiв нiтритом натрiю. Очевидно, це е наслщком дм на мембрану АФК, як утворюються при надходженнi в оргаызм хiмiчного чинника.
Про порушення структури i функцiI клiтинних мембран за умов дм нiтриту натрю вказують i результати дослщжень, наведенi в таблиц! 2. В них представлен результати дослщжень активност цито-зольних ферментiв (АлАТ та АсАТ) у сироватцi кровi здорових та уражених тварин. Як вщомо, вмiст ци-тозольних форм у сироватц кровi та позаклмтинному просторi тканин знаходиться на вщносно низькому рiвнi. Пошкодження плазматичних мембран або пщ-вищення кJliтинно,i проникност призводить до ви-ходу фермен^в iз цитозоля, i активнiсть ,х вказуе
Таблиця 2.
Динaмiкa покaзникiв ендогенноГ штоксикацм та стану плазматичних мембран в сироватц кровi щурiв з гострим отруенням оргaнiзму нiтритом нaтрiю (M ± m)
Показник Група тварин
контрольна (штактна) n=12 уражеш тварини, n=32; доба експерименту
1 4 7 14
MetHb, г/л 1,10+0,03 1,86 + 0,06 *** 1,98+ 0,06 *** 1,79 + 0,06 *** 1,54+ 0,04 ***
Ell, % 43,94+1,27 70,45+ 2,03 *** 84,60+ 2,44 *** 77,20+ 2,23 *** 66,24+ 1,91 ***
АлАТ, Од/л 52,55+7,06 66,77+ 4,24 *** 113,60+ 10,26 *** 141,80+ 26,10 *** 72,54+ 6,86 ***
АсАТ, Од/л 147,9+69,9 171,7+ 15,7*** 221,8+ 6,6 *** 303,9 + 15,1 *** 175,4+ 9,9 ***
на ступшь пошкодження мембран, що супроводжува-лося синдромом ендогенно! штоксикацп.
Крiм того, вщомо, що незалежно вiд фактору, що Ыщюе реакцп окиснення, вщбуваеться зростання проникностi мембран, яке призводить до ряду змш всерединi кттини i завершуеться пошкодженням клi-тинних органел i виходом ферментiв [1,14].
Активнють АлАТ в сироватцi кров^ уражених ы-тритом натрiю тварин, збтьшилася протягом усього експерименту: на 1-шу добу - на 27,1%, на 4-й день дослщу активнють ферменту зростала на 116,2%, у порiвняннi з групою Ытактних тварин. Максимальне збтьшення активностi АлАТ було вiдмiчено на 7-му добу i становило 169,8%. На 14-й день дослщу активнють ферменту була знижена на 38%, вщносно рiвня контрольних щурiв.
Аналогiчну спрямованiсть змЫ зазнавав ще один цитозольний фермент печЫки - АсАТ, активнiсть яко! у сироватцi кровi вiрогiдно збтьшувалася на 16,1% на 1-шу добу експерименту i на 50,0% на 4-ту добу, вщносно групи Ытактних тварин. Найвищою активнють вказаного ферменту була на 7-й день доот-дження i становила 105,5% порiвняно з iнтактними щурами. Пщвищення активностi АсАТ протягом всiх термов дослiдження за абсолютною величиною було меншим, ыж АлАТ, хоча змЫи виявилися вг рогiдними (р<0,001). Ця вщмшнють мiж АлАТ i АсАТ мабуть, пов'язана з тим, що перша знаходиться пе-
реважно в цитоплазмi кJliтин, i !! пщвищення в^зер-калюе стан плазматичних мембран. АсАТ розмщена як в цитоплазм^ так i в мiтохондрiях i менша змiна !! активностi, очевидно, вказуе на те, що використаний токсикант не викликав помгтних змЫ зовнiшнiх мгто-хондрiальних мембран.
Таким чином, отриман результати дослiджень дають можливють стверджувати, що отруення щурiв нiтритом натрiю призводить до утворення продукпв, якi спричиняють деструктивну дю на кJliтиннi мемб-рани, чим поглиблюють розвиток ендогенно! Ытокси-каци органiзму.
Висновки. Отже, наведенi результати свщчать про те, що гостре отруення оргаызму щурiв нiтритом натрю призводить до посиленого метгемоглобЫоут-ворення, активацп процесiв лтопероксидацп. Це су-проводжувалося нагромадженням продуктiв перок-сидного окиснення лтщв та активних форм кисню, як викликають деструкцiю мембран еритроци™ та гепатоцитiв, що поглиблюе розвиток ендогенно! Ытоксикаци.
Перспективи подальших дослiджень. Дослг дження процесiв пероксидного окиснення лiпiдiв, ендогенно! Ытоксикацп та функцюнального стану плазматичних мембран у щурiв за умов ураження нгтритом натрiю дозволить удосконалити ранню дiа-гностику хiмiчних отруень та методи !х профiлактики i корекцп.
Л^ература
1. Бакалюк О. Й. Синдром ендогенно''' штоксикацп, MexaHi3M виникнення, методи щентифкацп / О. Й. Бакалюк, Н. Я. Панчишин, С. В. Дзига // Вюник наук. досл. - 2000. - № 1. - С. 11-13.
2. Биохимические методы исследования в клинике / Под ред. А. А. Покровского. - М.: Изд-во «Медицина», 1969. - 652 с.
3. Владимиров Ю. А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах / Ю. А. Владимиров, А. И. Арчаков. -М., 1972. - 252 с.
4. Гоженко А. И. Причины и механизмы интоксикации нитратами (обзор) / А. И. Гоженко, В. С. Доренский, С. Г. Котюжинская // Мед. тр. и пром. экол. - 1996. - № 4. - С. 15-21.
5. Горячковский А. М. Справочное пособие по клинической биохимии / А. М. Горячковский. - Одеса: Ока, 1994. - 415 с.
6. Колесова О. Е. Перекисное окисление липидов и методы определения продуктов липопероксидации в биологических середах / О. Е. Колесова, А. А. Маркин, Т. Н. Федорова // Лабораторное дело. - 1984. - № 9. - С. 540-546.
7. Коршун М. М. Проблема комбшованоУ дм на оргашзм прюритетних хiмiчних забруднювачiв грунту (огляд лп"ератури) / М.М. Коршун // Довкшля та здоров'я. - 2002. - № 4 (23). - С. 51-56.
8. Лапач С. Н. Статистические методы в медико-биологических исследованиях с использованием Excel / С. Н. Лапач, А. В. Чу-бенко, П. Н. Бабич - К.: Морион, 2000. - 320 с.
9. Нариси вковоУ токсикологи / за ред. I. М. Трахтенберга. - К.: Авщена, 2005. - 256 с.
10. Науково-практичш рекомендацп з утримання лабораторних тварин та роботи з ними / [Ю. М. Кожем'яюн, О. С. Хромов, М.А.Фшоненко, Г. А. Сайфетдшова]. - К.: Авщена, 2002. - 156 с.
11. Тогайбаев А. А. Способ диагностики эндогенной интоксикации / А. А. Тогайбаев, А. В. Кургузкин, И. В. Рикун, Р. М. Карибжа-нова // Лабораторное дело. - 1988. - № 9. - С. 22-24.
12. Фiра Л. С. Метаболiчнi порушення в органiзмi тварин, уражених штритом натр^ / Л. С. Фiра, Я. I. Гонський // Медична хiмiя. -2003. - Т. 5, № 3. - С. 64-67.
13. Циганенко О. I. Нпрати в харчових продуктах / О. I. Циганенко. - К.: Здоров'я, 1990. - 231 с.
14. Чаплик В. В. До питання ендгенно'' штоксикацп / В. В. Чаплик, В. Г Литвинчук // Експерим. та клш. фiзiол. i бiохiмiя. - 2006. -№ 3. - С. 65-68.
15. Шугалей И. В. О токсическом действии нитрита натрия / И. В. Шугалей, И. В. Целинский, Т В. Малинина // Гигиена и санитария. - 1991. - № 4. - С. 49-53.
16. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. - Council of Europe, Strasbourg, 1986. - 56 p.
УДК 616-008.9-02:616-099:546.33'173
ДИНАМ1КА МЕТАБОЛ1ЧНИХ ЗМ1Н В ОРГАН1ЗМ1 ЩУР1В ЗА УМОВ УРАЖЕННЯ Н1ТРИТОМ НАТР1Ю Кулщька М. I.
Резюме. В експерименп на безпородних бтих щурах-самцях дослщжено вплив нитриту натрю на показ-ники пероксидного окиснення лтщв, ендогенно' Ытоксикацп та функцюнальний стан плазматичних мембран у щурiв в динамМ (1-а, 4-а, 7-а i 14-а доба). Встановлено, що гостра токсична дiя нггриту натрю на оргаызм
щурiв призводить до посиленого метгемоглобЫоутворення, активацiI процеЫв лiпопероксидацiI. Це супрово-джуеться нагромадженням продуктiв пероксидного окиснення лiпiдiв та активних форм кисню, якi викликають деструкцiю мембран еритроцитiв та гепатоци™, що поглиблюе розвиток ендогенно! Ытоксикацп.
Ключовi слова: пероксидне окиснення лтщв, ендогенна iнтоксикацiя, щурi, нiтрит натрю
УДК 616-008.9-02:616-099:546.33'173
ДИНАМИКА МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ОРГАНИЗМЕ КРЫС ПРИ ПОРАЖЕНИИ НИТРИТОМ НАТРИЯ
Кулицкая М. И.
Резюме. В эксперименте на беспородных белых крысах-самцах исследовано влияние нитрита натрия на показатели пероксидного окисления липидов, эндогенной интоксикации и функциональное состояние плазматических мембран у крыс в динамике (1-е, 4-е, 7-е и 14-е сутки). Установлено, что острое токсическое действие нитрита натрия на организм крыс приводит к усиленному образованию метгемоглобина, активации процессов липопероксидации. Это сопровождается накоплением продуктов пероксидного окисления липидов и активных форм кислорода, которые вызывают деструкцию мембран эритроцитов и гепатоцитов, что углубляет развитие эндогенной интоксикации.
Ключевые слова: пероксидное окисление липидов, эндогенная интоксикация, крысы, нитрит натрия.
UDC 616-008.9-02:616-099:546.33'173
COURSE OF METABOLIC CHANGES IN RATS WITH UNDERLYING SODIUM NITRITE AFFECT
Kulitska M. I.
Abstract. The aim of the research was to study the influence of sodium nitrite on the course of lipid peroxidation rate, endointoxication and functional status of cell membranes in rats affected with sodium nitrite.
The experiments were made on 60 outbred male rats, 180-190 g in weight, which were kept on a standard vivarium diet. Acute toxic affect was simulated by a one intragastric sodium nitrite administration, dose 70 mg per kg of body weight. The experimental animals were divided into the following groups: the first group - intact rats (control group), the second group - rats affected with sodium nitrite. The rats were taken out of the experiment by depletion under thiopental sodium anaesthetic on the 1st, 4th, 7th and 14th days after the intoxication date. Whole blood, blood serum, liver homogenate were used in the research. All manipulations for experimental animals were carried out following the rules according to the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes and the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.
The lipid peroxidation rate was evaluated due to diene conjugates level and thiobarbituric acid substances content. The degree of endointoxication rate was determined by the percentage of intoxication erythrocyte index; the functional status of the cell membranes was determined by alanine and aspartate aminotransferase levels.
The digital results of the experiment were systematized and processed by means of variation statistics system using applications Excel Microsoft and Statsoft STATISTICA.
The results of the research showed that significant changes in the lipid peroxidation processes occurred with underlying acute nitrate intoxication. The concentration of diene conjugates in blood serum of rats after sodium nitrite intoxication increased: on the 1st day for 88.4% (p <0.001), on the 4th day for 128.7% (p <0.001), in comparison with intact groups of animals. On the next few days of the experiment the diene conjugates content decreased in comparison with the previous data. The thiobarbituric acid substances content in the blood serum increased the most on the 4th day of the experiment for 94.1% (p <0.001) in comparison with the intact group of animals. In the liver of the poisoned rats the similar changes in the lipid peroxidation products content were observed. Toxic effects of sodium nitrite was manifested by methaemoglobin formation for 69.1% (p <0.001) in 24 hours from the experiment beginning. On the 4th day the methemoglobin content was the highest (180.0%) in comparison with the control group. On the 7th and 14th days of the experiment, there was a slight decrease in this rate in comparison with the previous day. The study of the erythrocyte membrane permeability is one of the methods of endogenous intoxication diagnostic. On the 1st day of the experiment the intoxication erythrocyte rate increased for 60.3%, on the 4th day for 92.5%; on the 7th and 14th days of the experiment there was a slight decrease in intoxication erythrocyte rate. The results were consistent (P <0.001), proving the erythrocyte membrane permeability increase with underlying sodium nitrite poisoning of rats. Obviously, this was caused by the reactive oxygen intermediates effect on the membrane; the reactive oxygen intermediates were caused by underlying body intoxication. The research results on cytosolic enzymes activity, alanine and aspartate transaminase, which was increasing during the experiment and increased the most on the 7th day of the experiment in comparison with the affected group of animals, evidenced the cell membranes structure violations and function disorders in cases of sodium nitrite effect. The content of cytosolic forms in blood serum and tissue extracellular was relatively low. Cell membranes affect or cell permeability increase caused the enzymes output out of cytosol, and their activity indicated the degree of membranes affection, causing the syndrome of endointoxication.
So, these results evidence that acute sodium nitrite poisoning leads to increased methemoglobin and lipid peroxidation with further accumulation of lipid peroxidation products and reactive oxygen intermediates that cause the red blood cell and hepatocytes membranes destruction, which develops the endointoxication.
Keywords: lipid peroxidation, endointoxication, rats, sodium nitrite.
Рецензент - проф. Костенко В. О.
Стаття надшшла 12.10.2015 року
