CC BY
21
УДК .577.118
Скаб О.Б., асистент1, Антоняк Г.Л., д.б.н., професор1'2© (halyna_antonyak@yahoo. сот) 'Лъвгвсъкий нацюнальнии аграрнииушверситет, м. Дублями
2Львгвськии нацюнальнииушверситет гменг 1вана Франка, м. Лъв1в
ВПЛИВ 1НГАЛЯЦ1ЙНОГО НАДХОДЖЕННЯ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМУ НА АКТИВШСТЬ ЕНЗИМ1В ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБМ1НУ В ЕРИТРОЦИТАХ Б1ЛИХ ЩУР1В
Проводили досл\дження впливу шгаляцтного введения шестивалентного хрому на каталтичну активтстъ лактатдег1дрогенази / глюкозо-6-фосфатдег1дрогенази в еритроцитах быих щур1в. Тваринам вводили ттраназалъно розчин К2Сг207 (1,5 мг/кг маси) впродовж 7, 14 / 21 доби. Установлено, що на 7-му / 14-ту доби експерименту активтстъ обох ензим1в в еритроцитах щур1в дослгдних груп зменшуетъся, а на 21-шу добу ц1 показники зм1нюютъся по-р1зному: лактатдег1дрогеназна активтстъ тдвищуетъся, а глюкозо-6-фосфадег1дрогеназна - пригтчуетъся. Резулътати дослгдженъ свгдчать про вплив катюше Сг6+ на метаболгзм в еритроцитах тварин.
Ключов1 слова: хром, еритроцит, енергетичнии обмт, лактатдег1дрогеназа, глюкозо-6-фосфатдег1дрогеназа
Вступ. Проблема забруднення навколишнього середовища важкими металами з кожним роком набувае все бшьшо! актуальность Джерела емюи важких метал1в та шляхи 1х проникнення в навколишне середовище р1зномаштш, але в основному вони мають техногенне походження. 1нтенсиф1кащя промислового виробництва, енергетики та транспорту, штенсивний видобуток корисних копалин - все це призвело до надходження в пов1тря, водш об'екти, грунт, сшьськогосподарську продукцш токсичних х1м1чних речовин, у тому числ1, важких метал1в [8; 9]. Попршення еколопчного стану навколишнього середовища збшьшуе небезпеку потрапляння токсикант1в в оргашзм людини I тварин.
Одним ¿з широко розповсюджених у природ! важких метал1в е хром, який у х1м1чних сполуках мае перемшну валентшсть. У бюлопчних системах переважае тривалентний хром (Сг (III)), який е необхщним для живлення тварин I людини мжроелементом [3; 4]. Метабол1чш ефекти Сг (III) значною м1рою опосередковуються значениям катюшв Сг3+ в мехашзмах ди шсулшу та пщсиленням впливу гормону на обмш вуглевод1в, лшвдв I бшюв [4; 5]. Шестивалентний хром (Сг (VI)), навпаки, проявляв високу токсичшсть, мутагенш, канцерогенш й тератогенш ефекти в оргашзм1 людини I тварин [5; 810]. На сьогодш промислове застосування хрому дуже широке, а викиди хромовм1сних промислових в1дход1в у компоненти довкшля досягають
© Скаб О.Б., Антоняк Г.Л., 2012
144
високого р1вня [5; 9]. В зв'язку з цим & (VI) займае одне з провщних мюць у списку найнебезпечшших забрудниюв.
Особливо небезпечне надходження шестивалентного хрому через органи дихання. За таких умов сполуки хрому залежно вщ дози \ тривалост! надходження спричиняють мкцеве подразнення слизових оболонок, розвиток алерпчних реакцш, запальних процеав, утворення виразок { пухлин [8]. Однак вплив шестивалентного хрому на кл1тини кров! людини \ тварин за надходження токсиканта шгаляцшним шляхом ниш майже не з'ясований. У зв'язку з цим важливою проблемою е вивчення метабол1чних змш в еритроцитах за такого способу введения катюшв Cr6+ експериментальним тваринам.
Як вщомо, функцюнальна актившсть еритроциив ввдграе життевоважливу роль в оргашзм!, оскшьки щ кл1тини завдяки наявност! молекул гемоглобшу виконують газотранспортну функцш [6; 7]. Кисень-транспортна функщя гемоглобшу тюно пов'язана з штенсивнютю енергетичного обмшу в еритроцитах, що регулюеться актившстю ензим1в гл1кол1зу та пентозофосфатного шляху перетворення моносахарид1в. Тому дослщження ензимно! активност! в еритроцитах необхщне для вивчення можливих порушень транспорту кисню в оргашзм! пщ впливом важких метал1в.
Метою роботи було з'ясувати вплив Cr6+ на катал1тичну актившсть лактатдегщрогенази (КФ 1.1.1.27) - ензиму, який катал1зуе юнцеву стадш гл1кол1зу I глюкозо-6-фосфатдегщрогенази (КФ 1.1.1.49) - важливого ензиму пентозофосфатного шляху - в еритроцитах бших щур1в за умов шгаляцшного введения в оргашзм тварин б1хромату калш (К2Сг207).
Матер1ал 1 методи. Дослщження проводили на бших лабораторних щурах масою 160-180 г, яких утримували за умов в1варш (на стандартному рацюш з необмеженим доступом до води). Щурам дослщних груп вводили штраназально розчин К2Сг207 з розрахунку 1,5 мг/кг маси тварин. Щури контрольно! групи отримували ф!зюлопчний розчин таким самим способом. Тривалкть експерименту для тварин груп Д1, Д2 1 Д3 становила, вщповщно, 7, 14 I 21 добу. Ва експериментальш процедури та евтаназш щур1в проводили з дотриманням правил поводження з експериментальними тваринами.
Матер1алом дослщжень була периферична кров, яку отримували пщ час декаттаци тварин контрольно! I дослщно! груп. Декаттацш здшснювали пщ легким еф1рним наркозом. 3 кров! видшяли еритроцити шляхом центрифугування при 3000 g I вщмивання вщ плазми ф!зюлопчним розчином [2]. Для дослщження активност! ензим1в використовували л1зати, приготовлен! шляхом трикратного заморожування-вщтаювання водних суспензш кл!тин. В л!затах еритроцит!в визначали активн!сть лактатдег!дрогенази ! глюкозо-6-фосфатдегщрогенази за допомогою загальноприйнятих спектрофотометричних метод!в з використанням н!котинам!дних коензим!в (вщповщно, КАОИ ! КЛОР) [1]. Актившсть ензим!в обчислювали, враховуючи швидк!сть вщновлення або окисления молекул н!котинам!дного коензиму за 1 хв. у
145
перерахунку на 1мг бшка. Вмют бшка в л1затах визначали методом Лоур1 \ сшвавтор1в (1951). Отримаш результати опрацьовували статистично.
Результати дослщження. Результати дослщжень свщчать про змши активное^ лактатдегщрогенази (ЛДГ) \ глюкозо-6-фосфадегщрогенази (Г-6-ФДГ) в еритроцитах пщ впливом надходження в оргашзм тварин шестивалентного хрому (рис. 1). Однак динамжа ензимно! активное^ в кл1тинах кров1 значною м1рою пов'язана з тривалютю експериментального перюду. Так, на 7-му добу теля початку введения щурам б1хромату калш катал1тична актившсть обох ензим1в ютотно пригшчуеться (р < 0,01-0,001), досягаючи значень втрич1 менших, шж т1, що виявляються в еритроцитах тварин контрольно! групи. На 14-ту добу введения хрому актившсть ЛДГ I Г-6-ФДГ в еритроцитах залишаеться в1рогщно меншою вщ контролю (р < 0,010,05).
150 125 100 % 75 50 25 0
□ ЛДГ
□ Г-6-ФДГ
Контроль
7
14
21
Термш введения хрому, д1б
Рис. 1. Динамжа активное™ лактатдегщрогенази (ЛДГ) 1 глюкозо-6-фосфадегщрогенази (Г-6-ФДГ) в еритроцитах щур1в, яким вводили хром (VI) ¡нгаляцшним способом (за 100% ириймали значения показник1в, установлен! в еритроцитах щур1в контрольно*! групи).
Наприкшщ експерименту актившсть дослщжуваних ензим1в в еритроцитах пщдослщних тварин змшюеться по-р1зному. Зокрема, актившсть глюкозо-6-фосфатдегщрогенази, яка катал1зуе початкову стадш перетворення глюкози пентозофосфатним шляхом, на 21-шу добу теля початку введения щурам К2Сг207 становить 45,7% вщ контрольних значень (р < 0,01). Що стосуеться лактатдегщрогенази, яка катал1зуе завершальну стадш глкол1зу та визначае р1вень утворення лактату в еритроцитах, то актившсть цього ензиму на зазначенш стади експерименту перевищуе значения, притаманш тваринам контрольно! групи.
Отримаш результати свщчать про неоднакову чутливють ензим1в, яю катал1зують перетворення субстрат1в у реакщях гл1кол1зу I пентозофосфатного шляху, до тривалого впливу шестивалентного хрому. В1рогщно, що установлений ефект вщдзеркалюе участь р1зних мехашзм1в у формуванш
146
метабол1чно! вщповда кл1тин кров! на надходження катюшв важкого металу шгаляцшним шляхом. Збшьшення активное^ лактатдегщрогенази на 21-шу добу експерименту вказуе на активацш глжол1зу в еритроцитах та нагромадження лактату в цих кл1тинах за умов тривалого введения катюшв Cr6+. Водночас установлене в дослщженнях зменшення активное^ глюкозо-6-фосфадегщрогенази може спричиняти пригшчення функцюнального стану антиоксидантно! системи в еритроцитах, оскшьки за таких умов знижуеться р1вень утворення NADPH, необхщного для функцюнування глутатюнредуктази [6].
Висновки. Шестивалентний хром за тривалого надходження шгаляцшним шляхом ютотно впливае на актившсть ензим1в енергетичного обмшу в еритроцитах бших щур ¿в. На 7-му i 14-ту доби щодобового штраназального введения K2Cr2O7 в еритроцитах тварин пригшчуеться актившсть лактатдегщрогенази i глюкозо-б-фосфатдег1дрогенази. На 21-шу добу щ показники зм1нюються по-р1зному: лактатдег1дрогеназна активн1сть в еритроцитах пщвищуеться, а активн1сть глюкозо-б-фосфадег1дрогенази -знижуеться.
Л1тература
1.Астауров Б.Л. Методы биологии развития. - М., 1974. - С. 346-433.
2.Северин С.Е. Практикум по биохимии / Северин С.Е., Соловйов Г.А. -Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 509 с.
3.Сологуб Л.1., Антоняк Г.Л., Бабич Н.О. Хром в оргашзм1 людини i тварин. - Льв1в: Свросв1т, 2007. - 127 с.
4.Anderson R.A. Chromium, glucose intolerance and diabetes // J. Amer. Coll. Nutr. -1998. - Vol. 17, N 6. - P. 548-555.
5.Barceloux D.G. Chromium // Clin. Toxicology. - 1999. - Vol. 37, N 2. - P. 173-194.
6.Campanella M.E. Assembly and regulation of a glycolytic enzyme complex on the human erythrocyte membrane / Campanella M.E., Chu H., Low P.S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2005. - Vol. 102. - P. 2402-2407.
7.De Rosa M.C. Allosteric properties of hemoglobin and the plasma membrane of the erythrocyte: new insights in gas transport and metabolic modulation / De Rosa M.C., Alinovi C.C., Galtieri A. et al. // IUBMB Life. - 2008. - Vol. 60, N 2. - P. 87-93.
8.He Z.L., Yang X.E., Stoffella P.J. Trace elements in agroecosystems and impacts on the environment // J. Trace Elem. Med. Biol. - 2005. - Vol. 19, N 2-3. -P. 125-140.
9.Proctor D.M. Is hexavalent chromium carcinogenic via ingestion? A weight-of-evidence review / Proctor D.M., Otani J.M., Finley B.L., et al. // J. Toxicol. Environ. Health. - 2002. - P.A. - 65. - 701-746.
10. Xie H. Carcinogenic lead chromate induces DNA double-strand breaks in human lung cells / Xie H, Wise S.S, Holmes AL, et al. // Mutat Res. 2005 Oct 3;586(2):160-72.
147
Summary O.B. Skab1, H.L. Antonyak1,2 1Lviv National Agrarian University, Dubliany, Ukraine 2Ivan Franko Lviv National University, Lviv, Ukraine EFFECTS OF INHALED HEXAVALENT CHROMIUM ON THE ACTIVITIES OF ENERGY METABOLISM ENZYMES IN ERYTHROCYTES OF WHITE RATS The impact of inhaled hexavalent chromium on lactate dehydrogenase and glucose-6-phosphate dehydrogenase activities in erythrocytes of white rats was studied. The animals were treated intranasally with solution of K2Cr2O7 (1,5 mg/kg) for 7, 14 and 21 days. It was established that on the 7th and 14th day of experiment the activities of both enzymes in rat erythrocytes of studied groups decreases. On the 21th day these parameters change in different ways: lactate dehydrogenase activity increases, and glucose-6-phosphate dehydrogenase activity is suppressed. The results suggest that Cr6+ ions affect the metabolism in erythrocytes of animals.
Key words: chromium, red blood cell, energy metabolism, lactate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase.
Рецензент - д.вет.н., професор Головач П.1.
148
