CC BY
4
Степень выражснпости индукции микросомальных монооксигсиаз печени белых крыс в зависимости от дозы диоксина (отношение средней величины показателя в опыте к таковому в контроле)
Показатель
Доза диоксина, мг/кг j j
Срок исследования, сутки
7-е I 14-е | 21-е | 2S-c
35-е
Цитохром Р-450
Цитохром В,
N-де.метила-за амидопирина
п-Гидрокси-лаза анилина
0,01 0,001 0,0005 0.01 0,001 0.0005 0.01 0,001 0.0005 0,01 0,001 0,0005
5.0
3.4 2.3 2.6 1.8
1.5
3.6 3.2 1.8 4.2
3.1
1.7
7.6
5.2
3.1
3.5
2.6 1.9
4.3
3.6 2,1 6.1
3.7
2.2
11.0 7.9 4.1
5.0
3.1
2.4
4.5 4.1 2,9 6.9 5.4
2.6
14,6 10,4
7.2 6,4
5.1
3.4
5.3
4.2 3.7 8,1 6,1
4.5
15.5 11.1
7.8
6.9
4.8
3.2
5.5
4.3
3.7
8.6
6.8
4.9
15,0 10,9
7.6 6.8 4.9
3.1 5.4
4.4
3.5
8.2
6.7 4,7
нельзя не отметить несколько иной характер индуцирующего действия диоксина. Обращает на себя внимание резкий, "взрывной" характер индуцирующего эффекта этого ксенобиотика по отношению, в первую очередь, к цитохрому Р-450 и другим показателям монооксигеназной ферментной системы микросом печени. В отличие от диоксина другие индуцирующие агенты с выраженным индуцирующим эффектом и даже в очень больших дозах вызывают плавный индуцирующий эффект, причем, естественно, не такой выраженный. Еще одной особенностью индуцирующего
действия диоксина является одномоментный, если его можно так характеризовать, или параллельный, индуцирующий эффект по отношению не только к цитохрому Р-450 и В5, но и к другим микросомальным монооксигеназам печени.
Таким образом, экспериментально доказано выраженное действие диоксина на активность микросомальных монооксигеназ печени млекопитающих, при этом выявлен дозозависимый эффект.
Л итсратура
1. Арчаков А. П., Девичепскин В. М., Карузипа И. И. // Биохимия. - 1968. - Т. 33. № 3. - С. 479-487.
2. Карузина II. И., Арча ков А. И. // Современные методы в биохимии. — М„ 1977. — С. 49—63.
3. Ковалев И. Е. // Цитохром Р—450 и охрана внутренней среды человека. — Пущино. I9S5. — С. 10—1 1.
4. Ковалев И. £".. Пирузяп Л. А., Шатерников О. А. // Докл. АН СССР. - 1982. - Т. 265, № 1. - С. 247-249.
5. Никоиороп А. А., Перепелкии С. В., Смагип Г. Н. и др. // Гиг. и сан. - 1991. - № 3. - С. 13—14.
6. Парк Д. В. Биохимия чужеродных соединений: Пер. с англ. — М.. 1981.
7. Ратников В. И., Рябишша Н. Е., Островская Р. У. // Бюл. экспср. биол. — 1982. — № 10. — С. 56—58.
8. Рябишша И. Е.. Ковалей И. Е. //Цитохром Р-450 и охрана внутренней среды человека. — Пущино. 1985. — С. 78.
9. Neat R. А. // Environ Health Perspect. — 1985. — Vol. 60. — P. 41-46.
10. Lowry O. //., Rosebrough N. J., Farr A. L.. Randall R. J. // J. biol. Chcm. - 1951. - Vol. 193. - P. 265-275.
11. Отига Т.. Sato R. // Metli. Enzymol. — 1964. — Vol. 10. — P. 556-561.
12. Рощег II., Schlatter Ch. // Chemospherc. - 1953. - Vol. 12, N 4-5. - P. 453-462.
Поступили 27.12.%
«5 Л. Д. ШЕЙКО. В. Г1. МАМИНА. 1997 УДК 612.617-014.1-06:546.761.084
Л. Л. Шейко, В. П. Мамина ДЕЙСТВИЕ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА НА СПЕРМАТОГЕННЫЙ ЭПИТЕЛИЙ И ПРОЦЕССЫ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В ГОНАДАХ ЛАБОРАТОРНЫХ
ЖИВОТНЫХ
НИИ охраны материнства и младенчества. Екатеринбург; НИИ экологии растений и животных Уральского ОАН РФ,
Екатеринбург
Соединения Сг6+ являются одним из опасных токсичных агентов, широко использующихся в различных отраслях промышленности. Данные литературы свидетельствуют об отрицательном влиянии Сг6+ на организм человека и животных [10] . В ряде работ отмечалось гонадотоксическое действие соединений Сг6+, которое касалось в основном женской репродуктивный системы [4, 8].
Данные о влиянии хрома на мужскую половую систему единичны и не систематезированы: одни авторы изучали гонадотоксический эффект [5]. другие — состояние ферментной системы в клетках семенника [13]. В связи с этим механизм действия хрома на репродуктивную систему изучен недостаточно.
Важным звеном в изучении механизмов повреждающего действия Сг6+ на сперматогенный эпителий является определение функционального состояния клеточных мембран, которое зависит от процессов перекисного окисления липидов. Изу-
чение механизмов действия Сг6+ на гонады, особенно в невысоких дозах, дает возможность вести целенаправленный поиск путей защиты половой системы от воздействующих токсических элементов. Данных литературы о процессах липоперок-сидации в семенниках мы не встречали.
В данной работе сделана попытка выявить взаимосвязь повреждения сперматогенного эпителия и состояния перекисного окисления липидов в гонадах.
Эксперимент проводили на крысах-самцах линии Вистар с массой тела 230—260 г. Интоксикацию вызывали внутрибрюшинным введением би-хромата калия в дозах, соответствующих 1/10 (1-я группа), 1/100 (2-я группа), 1/1000 (3-я группа) ЬО50 (ЬО50 28 мг/кг) в течение сперматогенного цикла (48—50 дней) 5 раз в неделю.
В конце экспозиционного периода часть животных декапитировали для оценки состояния сперматогенеза, процессов перекисного окисления липидов и состояния антиоксидантной систе-
- зо —
Показатели состояния слсрматогсмкого эпителия при воздействии бихромата калия (М ± т)
Дом бихромата калия
Показатель Контроль 1 1 1/10 и:>50 (2.8 мг/кг) 1/100 Ш5„ (0.28 мг/кг) 1/1000 Ь05п (0,028 мг/кг)
Индекс релаксации 15.6 + 1.88 11.8 + 1.45 13,3 + 0,98 14,0 + 1,85
Число сперматогониев 4.1 ± 0.5 4,3 ± 0.5 3,5 ± 0,2 4,2 ± 0,5
Число сперматоцитов 28,1 ± 2.3 36.1 + 3.4* 23,9 + 0.8 24,1 + 1,7
Число сперматид + 0,8 52,7 + 3.5* 60,7 ± 3.3 61,0 + 1.8
Митотичсский индекс (% 0.35 + 0,14 0,20 + 0.10 0.18 ± 0.06 0.26 + 0,06
Мейотический индекс 0,42 + 0,06 0.08 + 0.05* 0,42 + 0,11 0,36 + 0.09
Число клеток Лейдига 0.82 + 0.17 1.25 + 0.13* 1,07 + 0,18 0.77 + 0,09
Число клеток Сертоли 6.36 + 0.58 7,20 + 1.20 7,18 + 0.55 7.12 ± 0.79
Примечание. Здесь и в табл. 2, 4: звездочка — достоверные (р < 0.05) различия с контролем.
мы в тканях семенников. Оставшихся животных спаривали с интактными самками на стадии сперматозоидов в соотношении 1 : 2.
Контрольные животные получали внутрибрю-шинно физиологический раствор в том же объеме. Всего в эксперименте было использовано 100 самцов и 100 самок.
Состояние репродуктивной функции у животных оценивали по следующим показателям: общему количеству и проценту подвижных сперматозоидов; проценту патологических форм сперми-ев в мазках из эпидидимиса; осмотической резистентности сперматозоидов; процентному распределению всех типов половых клеток, клеток Лей-дига (гландулоцитов) и клеток Сертоли; индексу релаксации (напряженности) — отношение всех типов половых клеток к клеткам Сертоли; мито-тическому и мейотическому индексам (число делящихся клеток на 1 000 подсчитанных); оплодотворяющей способности затравленных самцов; анализу эмбрионального материала (подсчет желтых тел беременности, количество резорбций, живых плодов, расчет общей эмбриональной, до и постимплантационной гибели плодов у самок, забитых на 19—20-й день беременности).
В течение экспозиционного периода у животных контролировали массу тела, а во время забоя определяли весовые коэффициенты семенников, семенных пузырьков, гипофиза, печени, надпочечников.
Уровень перекисного окисления липидов в семенниках определяли по накоплению конъюгиро-ванных диенов |6] и малонового диальдегида [12], а активность антиоксидантной системы — по подавлению Ре2+-зависимого окисления фосфо-липидов желтка [7].
Статистическую обработку экспериментального материала проводили по критерию Вилкоксо-на—Манна—Уитни и методом у}.
При воздействии бихромата калия на уровне используемых доз не изменились весовые коэффициенты семенников, семенных пузырьков, печени, гипофиза, без изменения осталась и осмотическая резистентность сперматозоидов. Но наряду с этим было выявлено снижение массы тела животных, изменение качественных и количественных характеристик как спермагогенного эпителия, так и эпидидимальных сперматозоидов.
Так, при подсчете клеток в мазках из гомоге-ната половых желез выявлена тенденция к снижению индекса релаксации. Изменение этого пока-
зателя является значимым в трактовке гонадоток-сических эффектов, действующих на организм ксенобиотиков, и свидетельствует об уменьшении числа всей популяции герминативных клеток. Снижение числа половых клеток может происходить как за счет непосредственной их гибели, так и блока митозов и мейозов. Как следует из табл. 1, у животных 1-й группы наблюдается резкое снижение количества половых клеток, находящихся на стадии анотелофазы, т. е. происходит снижение их мейотической активности. Уменьшение этого показателя при воздействии на организм химических веществ свидетельствует о блоке мейоза и задержке дифференцировки половых клеток в направлении зреющих спермиев. В наших исследованиях снижение мейотической активности привело к "накоплению" сперматоген-ных клеток (сперматоцитов I порядка) на стадии профазы мейоза. Следствием этого, по-видимому, является уменьшение числа половых клеток на следующих стадиях сперматогенеза: на стадиях сперматид и эпидидимальных сперматозоидов (см. табл. 1).
При анализе сперматограммы было установлено увеличение процентного содержания клеток Лейдига у животных 1-й группы (см. табл. 2). Кроме того, эти клетки отличались более крупными размерами и базофильной зернистостью по сравнению с контролем. Отмеченные изменения индуцируются, вероятно, внутриканальцевыми элементами, так как известно, что любые нарушения функции семенного канальца снимают инги-бирующее влияние на клетки Лейдига и вызывают их гипертрофию [3]. Изменение функциональной активности гландулоцитов имеет, вероятно, компенсаторный характер в связи с блокированием мейоза, так как вырабатываемый этими клетками тестостерон контролирует деления созревания сперматоцитов и ранние этапы дифференцировки сперматид |2].
У животных 2-й и 3-й групп достоверных отличий показателей сперматограммы с таковыми в контрольной группе не отмечено.
На втором этапе эксперимента при скрещивании затравленных самцов с интактными самками было выявлено снижение их способности к оплодотворению. В контроле процент беременных самок был выше, чем у животных в опытных группах (64,3, 71,4, 80,0 против 93,7 в контроле). Выявленные изменения являются следствием снижения оплодотворяющей способности сперматозоидов, которая зависит от концентрации (процента)
Морфофункциональные показатели сперматозоидов крыс при воздействии бихромата калия (Л/ ± т)
Показатель
Лоза бихромата калин
/10 LD50 (2.S мг/кг)! 1/100 LOS,, (0.2S мг/кг)11/1000 LDS0 (0.02S мг/кг);
Контроль
Концентрация сперматозоидов, тыс/мл 33,3 ± 1.73* 40,4 ± 2,02 40.0 ± 3,03 40,5 ± 1,73
Число подвижных сперматозоидов _ I 24,5 ± 3,7 26.6 ± 3,8 25,7 ±4.1 30.8 ± 3,5
Сперматозоиды с аномальной формой головки ' \% 1,31 ±0.12* 1.80 ± 0.20* 1,37 ± 0,22* 0.76 ±0,12
Обшсс число патологических форм сперматозоидов| 3,78 ± 0,50* 4,73 ± 0.71* 3.30 ± 0,54 1.98 ± 0,34
Таблица 3
Результаты скрещивания крыс-самцов, затравленных бихромагом калия, с интактными самками
Показатель
Контроль
Доза бихромата калия
1/10 LD5i, (2.8 мг/кг) ! 1/100 LD5(, (0.2S мг/кг) ; 1/1000 LD<„ (0.02S мг/кг)
Общая эмбриональная смертность 26,3
Постимплантационная гибель плодов 3.4
Доимплантационная гибель плодов 23.6
Число плодов на I самку 9,07 ± 0,75
Число мест имплантации на I самку 9,42 ± 0,72
Число резорбции на 1 самку 0,35 ± 0,16 Число желтых тел беременности на 1 самку 12,57 ± 0.58
Число беременных самок. % 93.7
38,9 у- = 4.8 4.4 ■/} = 0,32 35,4 у.2 = 4.2 6.44 ± 1,10 6.SS ± 1,24 0,44 ± 0.24 10,8 ± 0.45 64.3
39.5 х = 5.3
11.7 х2 = 3,6 34,2 х2 = 2,2 7,00 ± 0,95 7.90 ± 1.00 0.90 ± 0.31
11.8 ± 0,32 71,4
42.7 ;} = 11,0 29.1 х2 = 12,0 29,5 у} = 2,3 6.00 ±1.01 7,66 ± 1.04
I.50 ± 0.62
II,6 ± 0,71 80,0
П р м м е ч а н и е. Различия между показателями достоверны при х2 > 3,8.
подвижных и морфологически нормальных клеток. Как видно из табл. 2, у животных 1-й группы достоверно значимо снижалась концентрация и процент подвижных спермиев, а увеличение числа сперматозоидов с аномальной головкой и с изменением хвоста наблюдалось у животных всех опытных групп (j) < 0,05). Известно, что полиморфизм половых клеток связан с нарушениями ми-тотических и мейотических делений и в значительной степени определяется генетически |11|. Это утверждение хорошо согласуется и с данными, полученными при анализе эмбрионального материала. При забое самок на 19—20-й день беременности было обнаружено статистически значимое увеличение общей эмбриональной смертности до- и постимплантационной гибели плодов (табл. 3). При этом с уменьшением вводимой дозы бихромата калия увеличивалась доля, приходящаяся на постимплантационную гибель, тогда как наибольший процент доимплантационной гибели отмечался при максимальный дозе вводимого вещества. По мнению некоторых авторов [9], смертность после имплантации является наиболее четким показателем мутагенности изучаемого вещества, а повышение смертности до имплантации можно расценивать как результат токсического действия химического агента. Поэтому можно предположить, что при уменьшении вводимой дозы токсическое действие бихромата калия уменьшается, а мутагенный эффект усиливается за счет
того, что половые клетки не гибнут и сохраняют способность к оплодотворению.
Одним из возможных механизмов патологического процесса в семенниках может являться активация процессов перекисного окисления липи-дов в клеточных мембранах герминативных клеток. Известно, что Сг6+ обладает сильными окислительно-восстановительными свойствами, легко проникает в клетки и восстанавливается до Сг3+, образуя при этом соединения с промежуточными степенями окисления Сг5+ и Сг4+. Образование интермедиатов сопровождается появлением реактивных форм кислорода, которые легко вступают во взаимодействие с биомолекулами, что приводит к неконтролируемому перекисному окислению |1|. Как видно из табл. 4, при хромовой экспозиции происходит накопление в тестикуляр-ных клетках продуктов перекисного окисления липидов. Так, в тканях семенников у животных всех опытных групп достоверно значимо возросла концентрация диеновых конъюгатов (ДК), а у крыс 1-й группы — и содержание малонового ди-альдегида (МДА). Активация процессов липопе-роксидации в гонадах сопровождалась тенденцией к подавлению активности антиоксидантной системы (АОА). С процессами перекисного окисления липидов в клетках непосредственно связаны структурная и функциональная организации клеточных мембран, их проницаемость и скорость клеточного деления.
T а б л и ц а 4
Показатели псрскисного окисления липидов в тканях семенников крыс при воздействии бихромата калия (Л/± т)
Показатель Контроль Доза бихромата калия
1/10 LDSU (2,8 мг/кг) 1/100 LD50 (0.28 мг/кг) 1/1000 LD50 :0,02S мг/кг)
ДК, нмоль/г ткани 6,950 ±0.172 7,764 ± 0.280* 7,618 ± 0,324* 8,281 ± 0,868*
МДА, нмоль/г ткани 3,622 ±0.136 3.962 ± 0,224* 3,836 ± 0,210 3,942 ± 0,566
АОА, усл. ед. 0,40 ± 0.06 • 0,30 ± 0.03 0,025 ± 0.04 0.28 ± 0.06
Таким образом, анализ полученных данных позволяет заключить, что действие Сг6+ даже в относительно невысоких концентрациях приводит к усилению процессов перекисного окисления липидов в клеточных мембранах семенника. Накопление в половых клетках перекисных продуктов оказывает влияние на процессы мейоза, а также, вероятно, воздействует на ДНК клетки и вызывает в них мутационные изменения, что приводит к увеличению количества патологических сперматозоидов и как следствие — гибели плодов.
Литература
1. Владимиров Ю. А.. Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. — М., 1972.
2. Габер Е. С., Данилова Л. В., Князева Е. Ф. Сперматогенез и его регуляция. — М.. 1983.
3. Гормональная регуляция размножения у млекопитающих / Под ред. К. Остина, Р. Шрота: Пер. с англ. — М.. 1987.
4. Дощанова А. М. Состояние репродуктивной системы женщин, проживающих в хромовой биогеохимической провинции: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — СПб., 1996.
5. Курмапгалиев О. М. Общее токсическое и специфическое (гонадотоксическое) действие шсстивалентного хрома на мужской организм: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 1990.
6. Коспиок В. А., Потанович А. И.. Лунец Е. В. // Вопр. мед. химии. - 1983. - № 4. — С. 125-127.
7. Клебанов Г. И.. Бабенкова И. В.. Теселкин Ю. О. // Лаб. дело. - 198S. - № 2. - С. 59-62.
8. Осадчии П. В.. Илыок В. О. // Научно-технический прогресс и здоровье населения. — Красноярск, 1990. — С. 89.
9. Саноцкин /-/ В., Фоменко В. Н. Отдаленные последствия неорганических соединений. — М., 1989.
10. Хром (Гигиенические критерии состояния окружающей среды. 61. ВОЗ) - Женева. 1990.
П. Чеботарев А. Н., Бочков Н. П. Наследственность человека и мутагены внешней среды. — М.. 19S9.
12. Asakawa С.. Matsushita S. // Lipids. — 1980. — Vol. 15. N 3. - P. 137-140.
13. Saxena О. К.. Murthy R. С.. Dal В. // Rcproduct. Toxicol. — 1990. - Vol. 4. N 3. - P. 223-228.
Поступила 28.10.96
<Гэ КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1997 УДК 612.3.06:546.47|.084
Т. Д. Здолышк., Е. А. Строев, В. Ф. Горбчч ОЦЕНКА ФУНКЦИИ ПИЩЕВАРЕНИЯ У БЕЛЫХ КРЫС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СОЕДИНЕНИЙ
ЦИНКА
Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Использование металлов и их соединений в производственной и хозяйственной деятельности приводит к выраженной антропогенной миграции данных веществ в окружающей среде и проникновению в организм человека с воздухом, водой, пищей.
Независимо от пути поступления металлов же-лудочно-кишечный тракт является для них входными воротами и органом выделения [6], что свидетельствует о безусловной возможности нарушения структуры и функции органов пищеварения за счет токсического воздействия указанных веществ. Несмотря на значительный объем литературы о токсическом действии металлов, информация об их влиянии на органы пищеварения содержится в единичных работах и представлена главным образом результатами морфологических исследований.
Целыо работы явилось изучение функции пищеварения при воздействии соединений цинка — металла, наиболее широко применяемого в промышленности и вызывающего острые отравления с диспепсическими симптомами |1|. Растворимый в воде хлорид (368 г/100 г) и практически нерастворимый оксид (1,6 х 104 г/100 г) цинка вводили белым крысам (по 8—10 животных в группе) перорально ежедневно в течение 2 недель в дозе 25 мг/кг в пересчете на цинк. О функции пищеварения судили по состоянию гидролиза углеводов, составляющих основной рацион грызунов. Для оценки переваривания углеводов использовали результаты исследования активности амилазы (амилокластическим методом |4|) и мальтазы (по методу И. С. Лукомской |5|) в полостной, мембранной фракциях, гомогенате кишки декапити-рованных животных (20 см от пилорического сфинктера желудка по А. М. Уголеву (7|), а также
гликемических показателей после введения глюкозы, мальтозы, крахмала (1,5 г/кг). Мальтозу и крахмал вводили перорально, глюкозу — перорально и интраперитонеал ыю для исключения ложной трактовки результатов за счет возможного влияния соединений цинка на механизмы, регулирующие уровень сахара в крови. Содержание глюкозы в крови в соответствии с рекомендациями литературы и результатами собственных исследований [2, 3, 8| определяли через 15, 30, 45 и 60 мин после нагрузки. Оценку гликемических кривых проводили по величине гликемического коэффициента Бодуэна (отношение содержания глюкозы в крови после введения углеводов к исходному уровню), а также по соотношению коэффициентов Бодуэна при пероральном введении разных углеводов и разных путях поступления глюкозы. Глюкозо-глюкозный коэффициент (ро/ ¡р)1 использовали как дополнительный показатель функции всасывания, а мальтозо-глюкозный и крахмало-глюкозный коэффициенты наряду с коэффициентами Бодуэна при введении мальтозы и крахмала расценивали в качестве характеристик функции гидролиза сложных углеводов.
Результаты исследования представлены в таблицах.
По завершении затравки хлоридом цинка статистически значимые изменения гликемических показателей при нагрузке глюкозой (табл. 1) наблюдались в первые 30 мин исследования и характеризовались снижением коэффициента Бодуэна и падением глюкозо-глюкозного (ро/1р) коэффициента, что свидетельствует о нарушении про-
'Примечание. Звездочка, ро — коэффициент Бодуэна при пероральном введении глюкозы: ip — коэффициент Бодуэна при интраперитонеальном введении глюкозы.
