CC BY
1530. Morel J.C., Park C.C., Zhu K. Signal transduction pathways involved in rheumatoid arthritis synovial fibroblast interleukin-18-induced vascular cell adhesion molecule- 1 expression // J. Biol. Chem, 2002. — V. 277. - P. 34679-34691.
31. Nakamura M., Yoshida H., Takino T. etal. Tumor necrosis factor augments endothelium-dependent dilatation of forearm resistance artery in healthy sub-
jects but not in chronic failure // Europ. Heart J., 1998. - V. 19. - A. 64.
32. Noguera A., Busquets X, Saultda J. Expression of adhesion molecules and G protein in circulation neutrophils in chronic obstructive pulmonary disease //Am. J. Respir. Crit. Care. Med., 1998. - V. 343. - P. 269-280.
Материал поступил в редакцию 06.02.06.
L.A.Mogilenkova, V.R.Rembovskiy
LEUKERGIA IN PATHOGENESIS OF HEMODYNAMIC DISORDERS AT OCCUPATIONAL
INTOXICATION
Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology, St.Petersburg
It was shown that at a prolonged contact with chronic immunotoxicant vinyl chloride in concentrations exceeding hundred-fold MAC , most of the personnel contracted different the diseases and among them one third suffered from hypertension. Hemodynamic disorders were registered practically in all the personnel, these disorders manifesting in increased arterial pressure or atherosclerosis followed by activation of spontaneous leukergia (leukocyte agglutination).
Consideration is given to the problem of the pathogenic significance of leukergia in immune and inflammatory processes and microcirculation desorders at toxic exposure to xenobiotics.
УДК 615.917'281.1.085
И.А.Минигалиева, Б.А.Кацнельсон, Т.Д.Дегтярёва, Т.В.Слышкина, В.В.Рыжов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ КОМПЛЕКСА БИОПРОТЕКТОРОВ ОТ ТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ФОРМАЛЬДЕГИДА
Медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий
Роспотребнадзора, Екатеринбург
Ингаляционная затравка белых крыс в течение 10 недель парами формальдегида в концентрации 12,8+0,69 мг/м3 вызвала нарушение ряда показателей, характеризующих картину белой крови, функциональное состояние нервной системы и печени, окислительно-восстановительный и порфириновый обмен, и сопровождалась выведением с мочой формальдегида, муравьиной кислоты и метанола. Пероральное воздействие глутамино-вой кислоты, глицина и метионина на фоне этой затравки способствовало задержке развития токсических эффектов формальдегида, а также приводило к значительному относительному увеличению почечной экскреции муравьиной кислоты и метанола (в сравнении с неизменённым формальдегидом), что может быть расценено как отражение благоприятного для организма усиления окислительного метаболизма формальдегида.
Ключевые слова: экспериментальная субхроническая интоксикация формальдегидом, биопротекторы.
Введение. Формальдегид, относящийся к числу наиболее распространенных органических веществ, загрязняющих среду обирания человека, оказывает токсическое действие на органы дыхания, ЦНС, печень, почки, которое связано с его высокой реакционной способностью во взаимодействиях с нуклеофильными группами молекул белка, ДНК и РНК. Этим объясняется также его мутагенное и канцерогенное действие [1-4].
Существует, по меньшей мере, семь энзимов, которые катализируют окисление формальдегида в тканях, но наиболее важным из них являет-
ся специфическая NAD-зависимая формальде-гиддегидрогеназа [4]. Этот процесс приводит к образованию муравьиной кислоты, которая частично выводится с мочой в виде формиата натрия, но в основном, окисляется далее до выводимого лёгкими СО2 через реакции с глутатионом и через пул одноуглеродных соединений. Побочным продуктом превращения формальдегида в формиат является метанол, причём эта реакция обратима.
Таким образом, в условиях экспозиции к формальдегиду можно ожидать защитного эф-
фекта воздействий, направленных на повышение резервов ферментной системы, катализирующей окисление формальдегида до муравьиной кислоты, поскольку оно служит альтернативой участия формальдегида в других метаболических процессах, являющегося основой его токсичности. Важная роль в этой системе принадлежит восстановленному глутатиону, и не удивительно, что введение экзогенного восстановленного глутатиона при подостром ингаляционном отравлении формальдегидом приводило к повышению выживаемости подопытных животных [5]. Однако практический интерес представила бы биопротекторная активность комплекса аминокислот, из которых он в организме синтезируется: глицина, глутаминовой кислоты и цистеи-на, причём последний может быть заменён своим более доступным предшественником, метио-нином. Эти аминокислоты относятся к фармакологическим препаратам, разрешенным к широкому применению как в профилактических, так и лечебных целях.
Материалы и методы исследования. Модель
субхронической интоксикации формальдегидом создавали путем ингаляционной затравки беспородных белых крыс-самок его парами по 5 раз в неделю, 4 часа в день в течение 10 недель. Концентрация формальдегида в камере колебалась в пределах 10—15 мг/м3 и в среднем за период эксперимента равнялась 12,8+0,69 мг/м3.
В эксперименте находились 4 группы по 12— 15 крыс в каждой, первая из которых подвергалась только ингаляционной затравке формальдегидом; вторая — на фоне затравки получала в те же дни биопрофилактический комплекс (БПК); третья — являлась интактной (контроль); четвертая — получала только биопрофилактический комплекс (контроль на БПК). В состав БПК входили: 1) глутаминат натрия в виде питья 1,5% раствора, получаемого путем предварительной нейтрализации раствора глутаминовой кислоты гидрокарбонатом натрия. Средний объем раствора, выпиваемого одной крысой ad libitum, составлял 10—12 мл; 2) глицин в дозе 12 мг на крысу; 3) метионин в дозе 50 мг на крысу.
Глицин и метионин, растворенные в воде,
Таблица 1
Некоторые показатели состояния организма крыс, подвергавшихся субхронической затравке формальдегидом (x±sx)
Показатель Контроль интактный Контроль наБПК Формальдегид Формальдегид + БПК
СПП, сек. 11,3±1,7 12,1+1,2 15,6+1,3* 13,5+1,0
Норковый рефлекс, число заглядыва-ний за 3 мин. 10,7±1,2 10,0+0,8 6,8+0,8* 7,6+0,8
Лимфоциты,% 63,6±1,2 63,5+2,2 71,1+1,7* 60,8+2,3**
Сегментоядерные нейтрофилы, % 27,2±1,4 26,0+1,7 18,8+1,5* 28,6+1,5**
Эозинофилы, % 5,4±0,8 4,5 +0,9 5,1 +0,8 5,7 +0,9
Альбумины в сыворотке крови, г/л 32,7±2,0 28,4+4,3 47,0+2,1* 27,5+4,0**
Глобулины в сыворотке крови, г/л 60,9±5,4 66,4+3,8 48,3+1,7 67,9+3,8**
Активность СДГ, число гранул в 50 лимфоцитах 724,7+13,7 729,6+16,4 639,9+22,4* 735+19,4**
Восстановленный глутатион в гемоли-зате крови, мкМ/л 0,4±0,02 0,31+0,02* 0,16+0,02* 0,25+0,03**
Активность креатинкиназы в сыворотке крови, нмоль/(с-л) 3100,8+499,5 2978,9+310,7 3959,3+801,3 4134,7+698,3
Активность АлТ в сыворотке крови, ммоль/ч-л 1,7+0,3 1,6+0,2 2,0+0,2 1,2+0,1**
Коэффициент де Ритиса 1,2+0,4 0,9+0,2 0,7+0,1 1,8+0,2**
Активность у-глутаминтрансферазы в сыворотке крови, нмоль/(с-л) 7,9+2,6 4,7+1,4 5,6+2,9 10,2+2,3
Холестерин в сыворотке крови, мкмоль/л 0,174+0,01 0,160+0,01 0,157+0,01 0,169+0,02
Копропорфирин в моче, нмоль/л 67,6+18,9 58,2+18,8 29,6+8,8* 40,8+7,8
Примечание. «*» — изменение статистически значимо в сравнении с интактным контролем; «**» — изменение статистически значимо в сравнении с группой «формальдегид» (р < 0,05)
Таблица 2
Концентрация некоторых свободных аминокислот в крови крыс, подвергавшихся субхронической затравке формальдегидом (x±sx), мкМ/л
Аминокислота Контроль интактный Контроль на БПК Формальдегид Формальдегид + БПК
Аспарагиновая кислота 25,0±1,5 23,9±1,6 20,82,9 23,0±1,4
Глютаминовая кислота 102,9+9,9 87,8±7,9 75,8+8,3* 89,1±8,8
Глицин 332,7±25,8 246,2±21,9* 296,9+28,8 281,3±18,4
у-Аминомасляная кислота 23,1+7,0 21,3±4,3 11,7+2,7 17,4±4,8
Цистеин 61,0±5,2 48,2±4,2 47,0+5,9 54,63±4,3
Метионин 47,6+2,5 44,4±2,2 42,6+3,8 45,3±1,4
Изолейцин 80,1+2,2 71,8±4,4 59,6+5,1* 73,6±3,0
Лейцин 137,8+6,7 129,9±7,5 104,1+10,5* 127,0±5,6
Фенилаланин 58,2+4,7 50,7±3,4 47,1+5,0 51,3±1,7
Орнитин 40,9+2,3 44,3±3,8 37,7+5,3 40,3±1,9
Примечание. * — отличие от группы «контроль интактный», статистически значимое при р < 0,05
вводили в желудок через зонд раздельно (промежуток между их приемами составлял 30—40 мин).
В течение экспериментального периода велось наблюдение за общим состоянием и динамикой прироста массы тела. В конце эксперимента в периферической красной крови определяли содержание эритроцитов, лимфоцитов, нейтрофилов, эозинофилов и гемоглобина общепринятыми методами.
Для изучения функционального состояния центральной нервной системы использовали определение величины суммационно-порого-рого показателя — СПП и показателя «норковый рефлекс». Показателями состояния печени служили: содержание общего белка и соотношение альбуминов и глобулинов в сыворотке крови — альбумин-глобулиновый индекс; активность аланинаминотрансферазы (АлТ) и аспар-татаминотрансферазы (АсТ) в сыворотке крови и их соотношение (коэффициент де Ритиса). Для оценки общего состояния биоэнергетического и окислительно-восстановительного обмена использовали цитохимическое определение активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) лимфоцитов крови, а также определение уровня восстановленного глутатиона в сыворотке крови, с учё-
том его особой роли в детоксицирующем в метаболизме формальдегида. Для оценки состояния перекисного окисления липидов исследовали содержание малонового диальдегида (МДА) в плазме крови. С учётом данных литературы о различных функциональных нарушениях, вызываемых формальдегидом, оценивали также: уровни креатинина и копропорфирина в моче, общего холестерина в сыворотке крови, активность креатинкиназы и гамма-глутамилтрансфе-разы в сыворотке крови. Кроме того, принимая во внимание, что в состав БПК входят перечисленные выше аминокислоты, представляло интерес влияние формальдегида на спектр аминокислот в сыворотке крови, а также способность БПК корригировать их содержание. Разделение аминокислот проводили на автоматическом анализаторе аминокислот ААА-339 (Чехословакия) методом ионообменной хроматографии в Уральской государственной экономической академии специалистом аналитической лаборатории С.Н.Новопашиным.
Биомаркёром экспозиции и показателем направленности биотрансформации формальдегида служило суточное выведение формальдегида, муравьиной кислоты и метанола с мочой, кон-
Таблица 3
Содержание формальдегида, муравьиной кислоты и метанола в моче крыс (x±sx), мг/л
Группа крыс Формальдегид Муравьиная кислота Метанол
Формальдегид 0,0037+0,0006** 0,0306+0,0038** 0,0026+0,0002**
Формальдегид + БПК 0,0033+0,0005 0,1195+0,0206* 0,0043+0,005*
Контроль на БПК 0 0 0,0009+0,0002
Интактный контроль 0 0 0,0004+0,0002
Примечание. Здесь и в табл. 4: отличие от группы «формальдегид», статистически значимое при р < 0,001; ** — то же при р < 0,01; * — отличия всех показателей группы «формальдегида» от группы « интактный контроль», значимые при р < 0,001
Таблица 4
Суточная экскреция формальдегида, муравьиной кислоты и метанола в моче крыс (x±sx), мг/сутки
Группа крыс Формальдегид Муравьиная кислота Метанол
Формальдегид 0,00015+0,00002** 0,00125+0,00014** 0,0001+0,000006**
Формальдегид + БПК 0,00013+0,00002 0,0048+0,00106* 0,0002+0,00003*
Контроль на БПК 0 0 0,00004+0,00001
Интактный контроль 0 0 0,00002+0,00001
центрации которых определяли с помощью газожидкостной хроматографии на базе лаборатории Восточного углехимического института.
Результаты и обсуждение. 10-недельная ингаляционная затравка крыс формальдегидом приводила к развитию субхронической интоксикации, признаками которой явились сдвиги тех токсикодинамических показателей, которые приведены в табл. 1. Отмечается: статистически значимое повышение количества лимфоцитов в крови, суммационно-порогового показателя и содержания альбуминов в сыворотке крови и статистически значимое снижение количества сегментоядерных нейтрофилов, показателя «норковый рефлекс», активности сукцинат-дегидрогеназы в лимфоцитах крови, содержания восстановленного глутатиона, малонового ди-альдегида в сыворотке крови и копропорфири-на в моче.
Кроме того, видна тенденция к повышению альбумин-глобулинового индекса и снижению содержания глобулинов в сыворотке крови, а также коэффициента де Ритиса.
Отмечено также снижение в различной степени содержания в крови тех аминокислот, которые приведены в табл. 2.
Выведение формальдегида, муравьиной кислоты и метанола с мочой представлено в табл. 3 и 4, из которых видно, прежде всего, что оно отражает факт экспериментальной экспозиции к этому веществу: если у контрольных крыс и крыс, получавших только БПК, содержание формальдегида и формиата в моче ниже предела обнаружения, то в двух группах, которых подвергали затравке, получены определимые величины.
Согласно данным литературы [4, 6], основным путем метаболизма формальдегида является его окисление до муравьиной кислоты, а затем — до СО2, выводимого лёгкими. Лишь очень малая часть муравьиной кислоты (в виде натриевой соли) выводится почками, однако концентрация её в моче имеет существенное значение, если не в токсикокинетическом балансе, то в качестве: (а) биомаркёра экспозиции к формальдегиду, а при заданной экспозиции (б) в качестве косвенно-
го критерия интенсивности окислительного метаболизма формальдегида. Оценка же этой интенсивности важна потому, что альтернативой его является взаимодействие формальдегида с белками и нуклеиновыми кислотами, лежащее в основе его токсичности и мутагенности (кан-церогенности). Таким образом, можно полагать, что чем выше отношение муравьиной кислоты к формальдегиду в моче, тем благоприятнее для организма.
Именно этого мы хотели добиться и именно это получили под влиянием БПК в составе глу-таминовой кислоты, глицина и метионина, которые являются предшественниками (последний — через цистеин) трипептида у^1и-суз^1у, известного как восстановленный глютатион. Выбирая этот протекторный комплекс, мы учитывали, что хотя (согласно тем же данным литературы) превращение формальдегида в муравьиную кислоту и катализируется несколькими ферментами, но наибольшее значение имеет NAD-зависимая формальдегид-дегидрогена-за, нуждающаяся в восстановленном глютатио-не как кофакторе.
Действительно, отношение муравьиной кислоты к формальдегиду по их концентрациям в группе «формальдегид» равно 8,27+0,004, а в группе «формальдегид + БПК» — 36,21+0,021 (р < 0,001); аналогичные величины отношения получены по суточной экскреции (8,3 и 36,8, соответственно).
Правда, в том же направлении, что и экскреция муравьиной кислоты, под влиянием БПК изменялась и экскреция метанола, являющегося токсичным побочным продуктом детоксици-рующей биотрансформации формальдегида и, в свою очередь, как известно, окисляющегося до формальдегида. Возможно также, что по общим законам химической кинетики, введение экзогенного формальдегида тормозит окисление в формальдегид эндогенного метанола (на присутствие которого в организме указывает его экскреция контрольными крысами). Однако, судя по концентрациям метаболитов в моче экспонированных к формальдегиду крыс, получавших и
не получавших БПК, влияние последнего на образование метанола значительно меньше влияния на превращение формальдегида в муравьиную кислоту. Действительно, под влиянием БПК выделение муравьиной кислоты повысилось в 3,9 раза, а выделение метанола — только в 1,65 раза, причём уровень экскреции первого оказался в 28 раз выше уровня экскреции второго.
Наконец, о благоприятном, в целом, значении полученных токсикокинетических сдвигов говорит и то, что под влиянием БПК уменьшились сдвиги ряда показателей состояния организма, вызванные затравкой формальдегидом.
Как видно из табл. 1, введение БПК на фоне затравки способствовало, прежде всего, нормализации или определенной коррекции следующих показателей интоксикации: содержание лимфоцитов и нейтрофилов, уровни СПП и «норкового рефлекса» (свидетельствующие о нормализации функционального состояния нервной системы), активность СДГ лимфоцитов крови; уровень восстановленного глутатио-ла, содержание альбуминов и глобулинов в сыворотке крови, содержание малонового диаль-дегида в сыворотке крови, содержание копро-порфирина в моче. 10-недельное введение ин-тактным крысам только биопрофилактического комплекса («контроль на БПК»), как видно из табл. 1, не вызывало статистически значимых сдвигов со стороны показателей состояния организма за исключением некоторого снижения уровня восстановленного глутатиона (возможно по механизму обратной связи).
Кроме того, как видно из табл. 2, в группе «формальдегид + БПК» в сравнении с группой «формальдегид», произошло, хотя и статистически недостаточно значимое, но всё же однонаправленное повышение уровня глутаминовой кислоты, цистеина, метионина, а также аспараги-
новой кислоты, у-аминомасляной кислоты, изо-лейцина, лейцина, фенилаланина, орнитина).
Заключение. Анализ полученных результатов свидетельствует о заметном протекторном действии комплексного применения препаратов глутаминовои кислоты, глицина и метионина на состояние организма, как по токсикодинамиче-ским, так и по токсикокинетическим показателям, характерным для действия формальдегида.
Рекомендуется использовать испытанный в данном исследовании комплекс в мероприятиях по биологической профилактике вредного действия формальдегида на здоровье рабочих, подвергающихся его воздействию в условиях производства, а также населения промышленных и транспортно напряжённых городских зон, характеризующихся повышенными концентрациями формальдегида в атмосферном воздухе.
Список литературы
1. Шарецкий А.Н., Аристовская Л.В., Кумпан Н.Б. // Гигиена и санитария, 1989. — № 7. — С. 69-70.
2. Вредные химические вещества. Галоген- и кислородсодержащие органические соединения: Справочное изд. Под ред. В.А.Филова и др. — СПб. : «Химия», 1994. — С. 331-357.
3. МРПТХВ: Научные обзоры советской литературы по токсичности и опасности химических веществ, выпуск 13 «Формальдегид». — М.: Центр международных проектов ГКНТ, 1982. — 18 с.
4. IPCS: Environmental Health Criteria 89, Formaldehyde. — Geneva: WHO, 1988. -219p.
5. Голиков С.Н., Саноцкий И.В., Тиунов Л.А. Общие механизмы токсического действия. — Л.-М, 1986. — 276 с.
6. IPCS: Environmental Health Criteria 196, Methanol. — Geneva: WHO, 1997. — 180p.
Материал поступил в редакцию 20.02.06.
I.A.Minigaliyeva, B.A.Katsnelson, T.D.Degtyaryova, T.V.Slyshkina, V.V.Ryzhov
EXPERIMENTAL TESTING OF A COMPLEX OF BIOPROTECTORS AGAINST TOXIC EFFECTS OF
FORMALDEHYDE
Medical Research Centre for Prophylaxis and Health Protection of Industrial Workers, Ekaterinburg
Inhalation exposure of white rats to formaldehyde vapors (12.8+0.69 mg/m3) for 10 weeks induced unfavorable changes in a number of functional indicators characterizing the white blood formula, state of the central nervous system and liver, redox and porphyrin metabolisms and was followed by urinary excretion of formaldehyde, formic acid and methanol. Against the background of this exposure, peroral administration of glutaminic acid, glycine, and methionine hindered the development of formaldehyde toxic effect. It also caused a significant relative increase of the urinary excretion of formic acid and methanol (as compared to that of non-transformed formaldehyde) which may be considered as evidence of enhanced oxidative metabolism of formaldehyde favorable to organisms.
