CC BY
24
БИОХИМИЧЕСКИЕ И ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДИСФУНКЦИИ ЭНДОТЕЛИЯ ПРИ НИКЕЛЕВОЙ ИНТОКСИКАЦИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
© Дзугкоева Ф.С.* *, Можаева И.В.*, Дзугкоев С.Г.*,
Маргиева О.И.*, Тедтоева А.И.*
Институт биомедицинских исследований ВНЦ РАН, г. Владикавказ
Длительная интоксикация хлоридом никеля приводит к нарушению динамического равновесия в системе ПОЛ - АОС. Эти изменения проявляются повышением интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ), повышением концентрации малонового диальдегида (МДА) в эритроцитах, корковом и мозговом веществе почечной ткани. Окислительный стресс, развившийся на фоне снижения антиоксидантной зашиты (АОЗ) клеток, уменьшает активность супероксиддисмутазы (СОД) в эритроцитах и повышает активность каталазы и концентрацию церулоплазмина (ЦП). Развивается дисфункция эндотелия, которая сопровождается угнетением NO-продуцирующей функции и гемодинамическими изменениями как в микроциркуляторном звене, так и в системном кровотоке магистральных артерий. Патогенетическая коррекция направлена на восстановление равновесия в АОС, повышение содержания суммарных метаболитов оксида азота (NO).
Ключевые слова никелевая интоксикация, дисфункция эндотелия, пе-рекисное окисление липидов, СОД, каталаза, оксид азота, коэнзим Q10.
Актуальность изучения особенностей влияния на человека ионов тяжелых цветных металлов, поступающих из объектов производственной и окружающей среды, на сегодняшний день в нашем регионе определяется значительным загрязнением ими экосистемы. Одним из таких экотоксикантов является никель, который, индуцируя ПОЛ, способствует формированию окислительного стресса, сопровождающегося дисфункцией эндотелия, повреждением биологических макромолекул, мембранных, генных структур и ферментов [1-3]. Принимая на себя влияние солей тяжелых цветных металлов, эндотелий становится прямой мишенью для повреждения. В условиях окислительного стресса нарушается продукция эндотелиальной клеткой оксида азота (NO) - основного вазодилатирующего фактора [4, 5, 6]. Более того, взаимодействие оксида азота с супероксиданион радикалом (О2-) со-
* Заместитель директора.
* Младший научный сотрудник отдела патобиохимии.
* Старший научный сотрудник отдела патобиохимии.
* Младший научный сотрудник отдела патобиохимии. " Соискатель отдела патобиохимии.
26
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
провождается образованием пероксинитрита - сильного окислителя, являющегося повреждающим фактором. Не исключается и снижение биодоступности NO, вследствие нарушения метаболизма холестерина (ХС) и атеро-генеза [7, 8]. Перекисное окисление липидов - основной патогенетический механизм, индуцирующий ангиотоксическое действие ионов тяжелых металлов. Увеличивается концентрация активных форм кислорода (АФК), стимулирующая процессы ПОЛ и играющая важную роль в повреждении структур сосудистой стенки [9]. Принимая во внимание важную роль окислительного стресса и нарушения метаболизма NO в развитии сосудистых осложнений, можно полагать, что необходимой составляющей патогенетической терапии этой патологии является применение антиоксидантов [10, 11]. Таким препаратом является «убихинон-композитум», содержащий в своем составе коэнзим Q10.
Учитывая вышеизложенное, представляет научный интерес изучение влияния хлорида никеля на биохимические показатели дисфункции эндотелия и гемодинамику у крыс в хроническом эксперименте с никелевой интоксикацией.
Целью исследования было изучение влияния «убихинон-композиту-ма» на метаболические показатели, характер изменений гемодинамики при интоксикации, вызванной хлоридом никеля в эксперименте.
Исследования проведены на базе отдела патобиохимии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биомедицинских исследований ВНЦ РАН. Опыты проводились на 75 крысах-самцах линии Вистар, массой 160-200 гр. Содержание крыс в виварии и проведение экспериментов соответствовали «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных», разработанным и утвержденным МЗ СССР (1977 г.), а также принципам Хельсинкской декларации (2000 г.). Хроническую никелевую интоксикацию вызывали путем ежедневного парентерального введения раствора хлорида никеля в дозе 0,5 мг/кг массы животного в течение 1 месяца. Все исследования проводили до и на фоне лечения экспериментальных животных препаратом «убихинон-композитумом», который вводили подкожно в дозе 0,11 мг / 100 г массы животного 1 раз в сутки в течение 30 дней. В качестве объектов исследования использовали кровь, эритроциты, гомогенаты коркового и мозгового вещества почечной ткани. Об интенсивности ПОЛ в мембранах эритроцитов судили по изменению концентрации МДА, которую определяли колориметрически с тиобарбитуровой кислотой [12]. Состояние антиоксидантной системы оценивали по активности каталазы, определяемой методом М.А. Королюка и соавт., 1988 [13], концентрации церулоплазмина в сыворотке крови [14] и активности СОД, которую определяли методом аутоокисления адреналина [15]. Концентрацию суммарных метаболитов оксида азота ^Ох) определяли по реакции деазотирования Грисса [16]. О нарушении обмена ХС судили по концентрации общего ХС в сыворотке крови. Концентрацию общего холестерина (ОХС) опреде-
Медицинские науки
27
ляли энзиматическим колориметрическим методом, используя набор реагентов фирмы «Витал Диагностикс Спб». Макро- и микрогемодинамику исследовали ультразвуковым допплерографом ММ-Д-Ф (Санкт-Петербург, Россия). Использовали датчик с частотой 10 МГц. У наркотизированных животных использовали 6 основных точек локации: брюшная аорта (БА), нижняя полая вена (НПВ), почечная артерия (ПАпр, ПАлев), микроциркуляторное звено. Для каждой зоны локации прибор регистрировал основные параметры кровотока: среднюю (М), систолическую (S) и диастолическую (D) скорости кровотока, пульсовой индекс (Pi), градиент давления (GD). Результаты всех серий опытов обработаны статистически с применением «t» критерия Стьюдента с использованием программы Microsoft Excel, проводили корреляционный анализ.
Результаты исследования. Анализ данных показал, что хроническая никелевая интоксикация сопровождается активацией процессов ПОЛ клеточных мембран, о чем свидетельствует статистически достоверное повышение концентрации МДА в мембранах эритроцитов. Аналогичные изменения выявлены и в клетках почечной ткани: достоверное повышение концентрации МДА как в корковом, так и в мозговом веществе почечной ткани (табл. 1). Анализ данных состояния АОС показал, что происходит снижение активности СОД и компенсаторное возрастание активности каталазы и концентрации церулоплазмина в сыворотке крови. В условиях окислительного стресса нарушается NO-продуцирующая функция эндотелия, о чем свидетельствует снижение концентрации суммарных метаболитов оксида азота (NO) у животных с никелевой интоксикацией, развивается дисфункция эндотелия (табл. 1). Корреляционный анализ показал наличие прямой значимой связи между концентрацией хлорида никеля в крови и почечной ткани (г = +0,64) и повышением концентрации МДА, соответственно в крови и почечной ткани (r = +0,67) (прямая значимая корреляционная связь). Обнаруживается отрицательная корреляционная связь между концентрацией МДА и активностью СОД (r = -0,69); положительная корреляционная сильная связь между активностью каталазы (r = +0,73) и концентрацией церулоплазмина (r = +0,70). На фоне экспозиции хлоридом никеля дисфункциональные изменения проявлялись в дисциркуляторных гемодинамических нарушениях, характеризующихся изменением тонуса сосудов и повреждением эндотелиоцитов, снижением систолической и диастолической скоростей кровотока, повышением пульсаторного (индекса Гослинга) и реографи-ческого индексов, отражающих упруго-эластические свойства (плотность) сосудистой стенки и удельное периферическое сосудистое сопротивление. В крупных артериальных сосудах (БА) отмечено повышение средней и диастолической скоростей кровотока (М и D) и градиента давления (GD), т.е. гиперперфузия. Но в отличие от сосудов микроциркуляторного звена, в магистральных артериях отмечено повышение средней скорости кровотока,
28
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
снижение пульсаторного и реографического индексов (Pl и Rl), что, очевидно, является механизмом, направленным на компенсацию тканевого жидкостного обмена в условиях окислительного стресса.
Таблица 1
Изменение биохимических показателей крови и почечной ткани при никелевой интоксикации на фоне лечения «убихинон-композитумом»
Показатель Контроль Интоксикация NiCl2
фоновые на фоне лечения
МДА (в эритроцитах) нмоль/мг 4,41±0,06 5,49±0,0491111) 4,72±0,0451111) 2222)
МДА (корк. слой почек), нмоль/мг белка 1,26±0,06 2,68±0,121111) 1,74±0,051111) 2222)
МДА (мозг. слой почек), нмоль/мг белка 2,73±0,1 4,9±0,261Ш) 3,49±0,07911и) 2222)
Активность СОД, ед.акт. 88,86±1,26 57,8±1,191111) 71,5±0,81111) 2222)
Активность каталазы, мкат/л 227,84±3,98 316,76±12,931111) 255,28±7,84ш) 2222)
Церулоплазмин, мг/л 343,86±9,13 401,4±1,271111) 363,94±2,231) 2222)
NOx, мкМ 50,93±0,63 34,53±0,3911и) 49,33±0,652222)
ОХС, ммоль/л 1,88±0,03 3,72±0,0611и) 1,96±0,052222)
Примечание: 1ш) - p < 0,001; ш) - p < 0,01; u) - p < 0,02; ц - p < 0,05 достоверность относительно контроля 2222) - p < 0,001; 222) - p < 0,01; 22) - p < 0,02; 2) - p < 0,05 достоверность относительно интоксикации NiCl2.
Введение животным с интоксикацией хлоридом никеля препарата «уби-хинон-композитум» сопровождалось ингибированием ПОЛ, а также повышением эффективности использования кислорода в цепи переноса электронов и усилением энергообразования. Ингибирование СРО на фоне лечения вызвано активацией ферментов АОЗ: активность СОД почти достигает уровня контроля, каталазы и концентрация церулоплазмина достоверно снижаются, хотя и не достигают исходных значений.
Сниженная продукция NO может быть связана со следующими причинами: взаимодействием NO с супероксиданион радикалом (О2-) с образованием пероксинитрита, уменьшением доступности оксида азота для гладкомышечных клеток сосудистой стенки, вследствие нарушения обмена ХС. Поэтому мы определяли концентрацию общего холестерина (ОХС) у крыс с никелевой интоксикацией. Данные показали достоверное повышение в сыворотке крови ОХС (р < 0,001). Гиперхолестеринемия и гипер-Р-липопроте-инемия способствовали развитию атеросклероза и, вследствие этого, повреждению эндотелия сосудов. Эти изменения метаболизма NO в условиях окислительного стресса способствовали уменьшению эндотелийзависимой вазодилатации. Препарат «убихинон-композитум» положительно влияет на функциональное состояние сосудистого эндотелия, способствуя повышению концентрации метаболитов NO в сыворотке крови животных с никелевой интоксикацией. Коррекция дисфункции эндотелия препаратом «убихинон-композитум» сопровождалась статистически достоверным снижением удельного периферического сопротивления и упруго-эластических свойств сосу-
Медицинские науки
29
дов микроциркуляторного русла и повышением перфузии, вследствие увеличения средней и систолической скоростей кровотока.
Т.о., на фоне хронической интоксикации хлоридом никеля отмечается активация процессов СРО: развивается оксидативный стресс и отмечается дисбаланс в системе ПОЛ - АОЗ, снижается активность СОД, а каталазы возрастает. Повышение продуктов ПОЛ изменяют физико-химические свойства эндотелиоцитов и клеточных мембран, что и способствует их повреждению и развитию токсической ангиопатии. Коррекция интенсивности ПОЛ происходит в результате восстановления активности ферментов антиоксидантной защиты клеток - СОД и каталазы, что приводит к активации NO-продуцирующей функции эндотелия сосудов и повышению концентрации суммарных метаболитов NO.
Список литературы:
1. Павловская Н.А., Кирьяков В.А., Савельев С.И. Свинец, ртуть, никель: ранняя диагностика токсического действия на организм / Под ред. академика РАМН проф. А.И. Потапова. - Липецк: Отечественная книга, 2002. - 240 с.
2. Дзугкоева Ф.С., Такоева Е.А. Патобиохимические механизмы токсического влияния хлорида никеля в эксперименте у крыс // Вестник новых медицинских технологий. - Тула, 2009. - Т XVI, № 3. - С. 36-37.
3. Дзугкоева Ф.С., Такоева Е.А., Можаева И.В., Кочисова З.Х., Битаро-ва Ж.Р., Тедтоева А.И., Дзугкоев С.Г. Состояние активности про- и антиоксидантной системы как факторов риска эндотелиальной дисфункции и почечной недостаточности у больных с хроническими болезнями почек (ХБН) // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 12. - С. 38-39.
4. Антошина Л.И., Павловская Н.А., Устюшин Б.В., Крючкова Е.Н. Изменения биохимических, цитохимических, иммунологических показателей при действии низких уровней никеля на организм человека // Медицина труда и промышленная экология. - 2001. - № 4. - С. 36-38.
5. Борисенкова Р.В., Гвоздева Л.Л., Луценко Л.А. Канцерогенная опасность никеля и его соединений (обзор литературы) // Медицина труда и промышленная экология. - 2001. - № 1. - С. 27-30.
6. Константинов Р.В., Чащин В.П., Никанов А.Н. и др. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. - СПб., 2005. - 144 с.
7. Ларкин А.А. Оценка эффективности средств индивидуальной защиты кожи при воздействии соединений никеля // Медицина труда и промышленная экология. - 2007. - № 9. - С. 22-27.
8. Липатов Г.Я., Адриановский В.И., Петрова О.А. Состояние иммунного статуса и пути его коррекции у металлургов в производстве меди и никеля // Медицина труда и промышленная экология. - 2007. - № 3. - С. 35-39.
9. Меншикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А., Круговых Н.Ф., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. - М.: Слово, 2006.
30
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
10. Дзугкоев С.Г., Метельская В.А., Можаева И.В., Дзугкоева Ф.С. Влияние комплексного гомеопатического препарата, содержащего убихинон на показатели окислительного стресса и гемодинамики при экспериментальном сахарном диабете // Рациональная фармакотерапия в кардиологии. -2010. - № 6 (3). - С. 376-380.
11. Носков С.Н. Определение потенциальной пылевой нагрузки на организм в эксперименте, моделирующем условия никелевого производства // Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова - СПб., 2007. - № 1 (2). (приложение) - С. 79.
12. Asakawa T., Matsushita S. Coloring conditions of thiobarbituricacid test, for detecting lipid hydroperoxides // Lipids. - 1980. - Vol. 15. - Р. 137-140.
13. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г. Метод определения активности каталазы // Лабораторное дело. - 1988. - № 1. - С. 16-19.
14. Камышников В.С. Определение содержания (активности) церулоплазмина // Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. - Мн., 2003. - Т. 2. - С. 71-79.
15. Макаревич О.П., Голиков П.П. Активность супероксиддисмутазы крови в острый период различных заболеваний // Лабораторное дело. -1983. - № 6. - С. 24-27.
16. Метельская В.А., Туманова Н.Г. Экспресс-метод количественного определения метаболитов оксида азота в биологических жидкостях как маркера дисфункции сосудистого эндотелия // Клин. лаб. Диагностика. - 2005. -№ 6. - С. 15-18.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ АНКЕТИРОВАНИЯ КАК МЕТОДА РАННЕГО АКТИВНОГО ВЫЯВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРУЕМЫХ ФАКТОРОВ РИСКА РАЗВИТИЯ ХРОНИЧЕСКИХ НЕИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ В УСЛОВИЯХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
© Маринина Л.Ю.* *, Беляева Ю.Н.*
Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского, г. Саратов
Профилактическому направлению медицины в настоящее время придается первостепенное значение. Формирование у населения здорового образа жизни - это одна из основных задач общественного здравоох-
* Студент 3 курса Института сестринского образования.
* Аспирант кафедры Поликлинической терапии.
