CC BY
63
УДК 577.2:615.91 615.272 Э. Р. БИКМЕТОВА
И. А. МЕНЬШИКОВА Е. Р. ФАРШАТОВА Т. И. ГАНЕЕВ Г. В. ИВАНОВА
Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОЙ АМОРФНОЙ ФОРМЫ ГЛЮКОНАТА КАЛЬЦИЯ И АНТИОКСИДАНТНОГО ВИТАМИННОГО КОМПЛЕКСА НА МЕТАБОЛИЗМ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ХЛОРИРОВАННЫМ
УГЛЕВОДОРОДОМ_____________________________
Двухмесячная интоксикация дихлорэтаном в низких концентрациях активизирует катаболизм в костной ткани, усиливая процессы резорбции и негативно воздействуя на фосфорно-кальциевый обмен, что обусловливается развитием окислительного стресса и нарушением гормонального баланса. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности терапии антиоксидантным витаминным препаратом и его комбинации с нанодисперсной аморфной формой кальция глюконата.
Ключевые слова: дихлорэтан, метаболизм костной ткани, антиоксидантная терапия.
В структуре смертности населения остеопороз занимает высокое место вслед за сердечно-сосудистой патологией, сахарным диабетом, онкологическими заболеваниями [1]. Медико-социальная значимость проблемы связана также с неуклонным ростом распространенности остеопороза и его сочетания с основными хроническими болезнями. Среди факторов риска развития остеопороза выделяют общее старение населения, увеличение числа женщин в менопаузальном периоде, неадекватную физическую активность, недостаточную обеспеченность организма витамином Д, иммобилизацию, курение, прием медикаментов и др. Особое внимание привлекает низкое потребление населением России (50 — 70 %) продуктов, содержащих кальций [2]. В связи с этим одними из основных способов профилактики остео-пороза являются адекватное обеспечение организма кальцием и повышение его биодоступности. Кроме того, в развитии остеопороза существенную роль играют экологические факторы, загрязнение производственных помещений токсическими веществами, действия вибрации, электромагнитных волн и др. [1, 3]. Остеопения и остеопороз у рабочих химического производства, имеющих прямой контакт с хлорированными алифатическими углеводородами, выявляются значительно чаще, чем у работников других
профессий этого же предприятия [4, 5]. Механизм токсического действия большинства хлорпроизвод-ных органических соединений связан с индукцией микросомальных оксигеназ, генерирующих в процессе модификации ксенобиотиков активные формы кислорода [6]. Подавление активации процессов свободнорадикального окисления (СРО) антиокси-дантными препаратами в комбинации с обеспечением организма биодоступным кальцием может быть эффективным средством предупреждения развития остеопенического синдрома у работников вредных производств химического предприятия.
Цель работы — охарактеризовать действие комплексного применения нанодисперсной аморфной формы глюконата кальция и витаминного антиоксидантного препарата на обмен костной ткани при экспериментальной хронической интоксикации дихлорэтаном в малых дозах.
Материал и методы исследования
У 76 половозрелых белых крыс, находящихся в условиях вивария с достаточным поступлением белка, витаминов и минеральных веществ, вызывали интоксикацию дихлорэтаном (ДХЭ) в растворе оливкового масла путем ежедневного введения в течение
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011
S6
Таблица 1
Содержание продуктов липопероксидации и активность антиоксидантных ферментов в эпифизах большеберцовой кости крыс при интоксикации дихлорэтаном и лечении триовитом и кальций-МАГ
Показатели Группы животных (n= i6)
Контроль ДXЭ ДXЭ + кальций — МАГ ДXЭ + триовит ДXЭ + триовит + кальций — МАГ
ДК, усл. ед. Pi P 2 0,97 [0,96; 0,98] 1,31 [1,0; 1,35] 0,0022 1,20 [0,98; 1,25] 0,0146 0,1833 1,14 [0,97; 1,26] 0,0348 0,0441 1,10 [0,84; 1,18] 0,0473 0,0262
КД и СТ, усл. ед. Pi P2 0,75 [0,7; 0,79] 0,98 [0,93; 0,99] 0,0027 0,86 [0,8; 0,87] 0,0365 0,0571 0,62 [0,6; 0,63] 0,0326 0,0031 0,60 [0,59; 0,62] 0,0311 0,0024
ОАА, % Pi P2 47,2 [28,5; 64,6] 30,7 [27,3; 46,6] 0,0398 31,7 [21,8; 54,2] 0,0496 44,4 [40,2; 52,3] 0,3415 0,0448 46,6 [40,8; 54,8] 0,7965 0,0412
СОД, Ед./мг белка Pi P2 68 [67; 70,1] 41 [38; 43,7] 0,007 53,3 [50,2; 53] 0,008 0,0142 68,7 [60,4; 72] 0,8649 0,007 70 [65,4; 73] 0,7743 0,006
ГП, Ед./мг белка Pi P2 464,6 [458,5; 471] 262,2 [190,2; 315,5] 0,0007 336,7 [330,8; 378,5] 0,0031 0,0286 448 [420,6; 515] 0,1046 0,0018 520,8 [462,7; 536,8] 0,0473 0,0004
Каталаза, мкмоль/мг белка Pi P2 7,52 [7,01; 8] 4,63 [4,01; 5,68] 0,006 5,08 [4,07; 5,12] 0,0113 0,0625 6,97 [6,78; 7,191] 0,0493 0,0111 6,94 [6,83; 7,21] 0,0471 0,0126
Примечание. Р1 — различия с группой контроля, р2 — различия с группой ДХЭ, ДК — диеновые конъюгаты, КД — кетодиены, СТ — сопряженные триены
двух месяцев внутрижелудочно в суммарной дозе
0,1 ЛД50 (50 мг/кг). Животные были разделены на 4 группы: первая — подопытная, крысы второй группы получали ежедневно внутрижелудочно в течение второго месяца эксперимента механоактивирован-ную аморфную форму кальциевой соли глюконовой кислоты (кальций-МАГ), третьей — витаминный препарат (триовит), четвертой — кальций-МАГ и триовит одновременно. Кальций-МАГ и триовит вводили в виде суспензий из расчета 253 и 50 мг/кг массы тела соответственно. Контрольную группу составили 20 крыс, которые на протяжении двух месяцев также получали оливковое масло. При проведении опытов соблюдали положения Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным.
В гомогенате эпифиза трубчатых костей определяли содержание первичных и вторичных продуктов липопероксидации (ПОЛ) [7], белковосвязанного (БСО) и свободного (СО) оксипролина [8], общую антиоксидантную активность [9], активность супер-оксиддисмутазы (СОД), глутатиопероксидазы (ГП) реагентами фирмы Randox Ltd., каталазы [10]. В плазме крови определяли содержание Са, Р (реагенты «Вектор-Бест»), Са2+ (ионоселективные электроды «Fresenius Ionometr-2»), С-концевых телопептидов коллагена типа I (реагенты фирмы Nordic Bioscience Diagnostic A/S), активность костной щелочной фос-фатазы (КЩФ; реагенты фирмы Quidel Corporation), тестостерона, эстрадиола, кортизола, паратгормона стандартными наборами RIA Kit.
Статистическую обработку осуществляли с помощью пакета программ Statistica 6,0 Stat Soft (США) с определением медианы и процентелей (25 и 75 %), достоверность групповых различий по U-критерию Манна — Уитни.
Результаты и их обсуждение
У подопытных животных при хронической интоксикации ДХЭ резко увеличивался в костной ткани уровень ПОЛ, свидетельствуя об активации процессов СРО (табл. 1). Активность каталазы, СОД, ГП и общая антиоксидантная активность (ОАА) гомоге-ната кости существенно снижались, что указывало на развитие оксидативного стресса в костной ткани, обладающей низкими резервами антиокислительной защиты и являющейся высокочувствительной к действию активных форм кислорода [1]. Введение кальций-МАГ не оказывало заметного влияния на интенсивность ПОЛ, хотя и позитивно сказывалось на показателях антиоксидантной защиты.
У животных, получавших ДХЭ, наблюдалось снижение Са, ионизированного Са2+ и Р в плазме крови (табл. 2), более чем в 2 раза повышалось содержание С-концевых телопептидов, свидетельствуя о высокой интенсивности резорбции в костной ткани, в то же время активность КЩФ, маркера течения процессов остеогенеза, увеличивалась незначительно. Лечение крыс кальций-МАГ, триовитом и их комбинацией приводило к повышению содержания в крови Са и Р и снижению С-телопептидов, что указывало на ограничение резорбтивных процессов и оптимизацию фосфорно-кальциевого обмена. При этом выраженный терапевтический эффект выявлялся при совместном применении нанодисперсного препарата глюконата кальция и витаминного комплекса, содержащего а-токоферол, аскорбат, Р-каротин, селен и сухие дрожжи. Эффективность действия препаратов на костный обмен имела место и при изучении метаболизма основного белка органического матрикса — коллагена. Интоксикация ДХЭ вызывала
Эффективность действия триовита и кальций-МАГ на уровни показателей фосфорно-кальциевого обмена и маркеров костного ремоделирования при хронической интоксикации дихлорэтаном
Показатели Группы животных (n = = 16)
Контроль ДXЭ ДXЭ + кальций — МАГ ДXЭ + триовит ДXЭ + триовит + кальций — МАГ
Общ. Са, 2,2 1,9 2,0 2,0 2,2
моль/л [1,9; 2,3] [1,8; 2,2] [2,0; 2,2] [1,7; 2,1] [2,0; 2,4]
Pi - 0,0206 0,0348 0,0479 0,3489
P2 - - 0,8043 0,8614 0,0342
Са2+, 1,03 0,84 0,9 0,9 1,05
моль/л [0,89; 1,1] [0,8; 0,9] [0,82; 0,91] [0,85; 0,99] [0,93; 1,12]
Pi - 0,0372 0,0864 0,0775 0,7451
P2 - - 0,0302 0,0363 0,0296
Р, 1,25 0,79 1,19 1,08 1,19
моль/л [1,19; 1,35] [0,54; 2,11] [1,08; 1,3] [1,02; 1,19] [1,03; 1,19]
Pi - 0,0441 0,3559 0,6630 0,05416
P2 - - 0,0034 0,0416 0,0028
? — Cross Laps, 1,6 3,6 2,4 2,3 2,0
нг/мл [i,i; 2,1] [3,0; 5,3] [1,2; 4,0] [2; 2,6] [1,3; 3,1]
Pi - << 0,001 0,2647 0,0531 0,2405
P 2 - - 0,0087 0,0058 0,0008
КЩФ, 45 59,7 67,5 49,5 68,1
Ед./л [37,5; 50] [55; 80,5] [44,5; 80,5] [39,3; 56,8] [60; 76,3]
Pi - 0,0487 0,0066 0,7919 0,0051
P2 - - 0,0373 0,0011 0,0394
СО, мкмоль/г ткани 0,8 1,36 1,18 1,13 1,14
Pi [0,76;1,08] [1,33; 1,4] [1,16; 1,4] [1,14; 1,35] [1,14; 1,36]
P 2 - 0,0012 0,0156 0,0261 0,0214
- - 0,0583 0,0477 0,0488
БСО, мкмоль/г ткани 0,34 0,22 0,28 0,24 28
[0,3; 0,36] [0,17; 0,24] [0,28; 0,33] [0,22; 0,28] [0,27; 0,29]
Pi - 0,0124 0,0637 0,0421 0,0518
P2 - - 0,0743 0,1349 0,0633
Примечание. Р1 — различия с группой контроля, р2 — различия с группой ДХЭ, Р — фосфор, ДК — диеновые конъюгаты, КД — кетодиены, СТ — сопряженные триены
Таблица 3
Содержание гормонов в плазме крови крыс при хронической интоксикации дихлорэтаном и терапии триовитом и кальций-МАГ
Группы животных (n = = 16)
Гормоны Контроль ДXЭ ДXЭ + кальций — МАГ ДXЭ + триовит ДХЭ + триовит + кальций — МАГ
Паратгормон, 17,5 30,5 25 20,3 20, i
нг/л [16,5; 18,6] [27; 35] [24; 25,5] [17,4; 22,1] [i6,5; 23,3]
Pi — << 0,001 0,0004 0,4673 0,5i38
P 2 - - 0,0088 0,0024 0,0033
Кортизол, 18,7 57,1 45 30 3i
нг/мл [16,7; 19,3] [36,7; 73,0] [36,7; 52,3] [25,3; 33,6] [26,8; 3i,9]
Pi - << 0,001 << 0,001 0,0426 0,04i0
P 2 - - 0,0338 0,0077 0,0065
Эстрадиол, нг/мл, 29,7 18,9 20,4 24,7 25,9
самки (n = 8) [18,7; 54,3] [15,6; 22,8] [16,8; 23,1] [18,8; 37,3] [i9,6; 30,2]
Pi — 0,0013 0,0042 0,0325 0,0537
P 2 - - 0,6387 0,0383 0,0086
Тестостерон, нмоль/л, 11,7 5 5,4 8,7 9,8
самцы [9;13,5] [2,8; 6,4] [3; 8,5] [6,2; 9,5] [9; i2,6]
(n = 8) Pi - 0,0007 0,0157 0,0472 0,i243
P2 - - 0,4012 0,0389 0,0026
Примечание. Pi — различия с группой контроля, р2 — различия с группой ДХЭ
увеличение в кости продукта его деградации — СО и снижение уровня БСО. Введение же кальций-МАГ, особенно триовита и их комбинация, статистически значимо снижало уровень СО в кости.
Результаты исследования содержания в периферической крови гормонов, оказывающих наиболее выраженное влияние на процессы ремоделирования
костной ткани, представлены в табл. 3. При интоксикации ДХЭ наблюдалось как увеличение гормонов, активирующих процессы катаболизма костной ткани (кортизола и паратгормона), так и снижение уровня половых гормонов (эстрадиола у самок и тестостерона у самцов крыс), стимулирующих пролиферацию, дифференцировку, метаболическую активность
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
S7
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011
остеобластов и, как результат, процессы остеогенеза [11]. Кроме того, половые гормоны ингибируют формирование и активность остеокластов, усиливая апоптоз этого класса костных клеток. Существенное повышение уровня кортизола свидетельствует о развитии у животных хронического стресса с усилением катаболических процессов в костной ткани. Рост паратгормона говорит, вероятно, о развитии невыраженного вторичного гиперпаратиреоза, также стимулирующего остеолиз и резорбцию, ингибирующего биосинтез белков органического матрикса костной ткани и способствующего снижению продукции половых гормонов, усилению гиперкорти-цизма и гипокальцемии [12].
Терапия подопытных крыс кальций-МАГ сопровождалась некоторым снижением паратгормона и кортизола, но не сказывалась на продукции половых гормонов. Проведение антиоксидантной терапии оказывало более выраженное влияние на состояние гормонального фона, также как и комплексное введение антиоксидантного препарата и биодоступной формы глюконата кальция, показывающей хорошую биодоступность и эффективность при лечении состояний, связанных с нарушением обмена кальция [13].
Выводы
1. Хроническая интоксикация дихлорэтана в низких дозах активизирует катаболизм в костной ткани, усиливая процессы резорбции и нарушая фосфорнокальциевый обмен.
2. Ведущим механизмом дезинтеграции метаболизма костной ткани при действии хлороргани-ческих производных алифатических углеводородов является активация свободнорадикального окисления на фоне недостаточности антиокислительной защиты, что подтверждается эффективностью действия антиоксидантного витаминного препарата и его комбинацией с нанодисперсной аморфной формой кальция глюконата.
3. Усиление процессов свободнорадикального окисления при интоксикации дихлорэтаном оказывает системное воздействие на органы и ткани, включая эндокринные железы, результат которого — развитие гормонального дисбаланса, негативно влияющего на ремоделирование костной ткани, с превалированием процессов резорбции.
4. Полученные результаты служат экспериментальной базой для применения антиоксидантных витаминных комплексов в сочетании с препаратами кальция в комплексных мероприятиях по профилактике и лечению остеопенического синдрома у работников химических предприятий, имеющих контакт с хлорорганическими соединениями.
Библиографический список
1. Казимирко, В. К. Остеопороз: патогенез, клиника, профилактика и лечение / В. К. Казимирко, В. Н. Коваленко,
В. И. Мальцев. - Киев : МАРИОН, 2006. - 160 с.
2. Шилин, Д. Е. Существует ли у населения России связь между риском переломов по шкале БИЛХ (ВОЗ, 2008) и потреблением кальция? / Д. Е. Шилин, А Д. Шилин, Л. В. Адамян //
Остеопороз и остеопатии. — 2010. — № 1 (приложение). —
С. 53.
3. Побел, А. Н. Структурно-метаболические нарушения в костной ткани под влиянием экологических факторов /
A. Н. Побел // Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение. — Харьков : Золотые страницы, 2002. — С. 66 — 71.
4. Состояние минеральной плотности костной ткани у рабочих химического производства / Ф. Х. Камилов [и др.] // Мед. вестник Башкортостана. — 2007. — № 1. — С. 78 — 82.
5. Эффективность действия антиоксидантного витаминного препарата на метаболизм костной ткани при хронической интоксикации в эксперименте / Э. Р. Бикметова [и др.] // Вестник ОГУ. — 2010. — № 12. — С. 13—17.
6. Карпищенко, А. И. Глутатион-зависимая антиоксидантная система в некоторых тканях крыс в условиях острого отравления дихлорэтаном / А. И. Карпищенко, С. И. Глушков,
B. В. Смирнов // Токсик. вестник. — 1997. — № 3. — С. 17—23.
7. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопро-паноловых экстрактах крови / И. А. Волчегорский [и др.] // Вопр. мед. химии. — 1989. — Вып. 1. — С. 127—131.
8. Биохимические методы анализа показателей обмена биополимеров соединительной ткани / П. Н. Шараев [и др.]. — Ижевск, 1990. — С. 3 — 10.
9. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеидов / Г. И. Клебанов [идр.] // Лаб. дело. — 1988. — № 5. — С. 59 — 62.
10. Королюк, М. А. Метод определения каталазы / М. А. Ко-ролюк, Л. И. Иванова, И. Г. Майорова // Лаб. дело. — 1988. — № 1. — С. 16 — 19.
11. Риггз, Б. Л. Остеопороз. Этиология, диагностика, лечение / Б. Л. Риггз, Л. Дж. Мельтон III. — Пер. с англ. — М. : ЗАО «Издательство «БИНОМ» ; СПб. : Невский диалект, 2000. — С. 16 — 23.
12. Этиология, патогенез, клиническая картина, диагностика и лечение первичного гиперпаратиреоза / И. И. Дедух [идр.] // Остеопороз и остеопатии. — 2010. — № 1. —
C. 13—18.
13. Пат. № 2373185 Российская Федерация. Механоактиви-
рованные аморфные и аморфно-кристаллические кальциевые соли глюконовой кислоты, композиции, способы получения, фармацевтические препараты и способ лечения на их основе / Коныгин Г. Н., Стрелков Н. С., Рыбин Д. С. и др.// опубл.
20.11.2009.
БИКМЕТОВА Эльвира Рафинатовна, ассистент кафедры биологической химии.
МЕНЬШИКОВА Ирина Асхатовна, кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры биологической химии.
ФАРШАТОВА Екатерина Рафаэлевна, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры патологической анатомии.
ГАНЕЕВ Тимур Ирекович, аспирант кафедры биологической химии.
ИВАНОВА Галина Васильевна, старший научный сотрудник кафедры биологической химии.
Адрес для переписки: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.
Статья поступила в редакцию 13.07.2011 г.
© Э. Р. Бикметова, И. А. Меньшикова, Е. Р. Фаршатова,
Т. И. Ганеев, Г. В. Иванова
