Функціональний стан антиоксидантної системи в еритроцитах тварин за умов тривалого введення хлориду кадмію Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

Ф1З1ОЛОГО-БЮХШ1ЧШ, Б1ОТЕХНОЛОГ1ЧН1 ТА МОРФОЛОГ1ЧН1 СПОСОБИ П1ДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТ1 ТВАРИН

PHYSIOLOGICAL-BIOCHEMICAL AND BIOTECHNOLOGICAL WAYS OF ANIMAL PRODUCTIVITY INCREASING

УДК 577.121.2:599.323.4

Антоняк Г.Л.1, Жил1щич Ю.В.2, Панас Н.С.2©

1Львiвський нацюнальний утверситет iменi 1вана Франка, 2Львiвський нацюнальний аграрний утверситет

ФУНКЩОНАЛЬНИЙ СТАН АНТИОКСИДАНТНО1 СИСТЕМИ В ЕРИТРОЦИТАХ ТВАРИН ЗА УМОВ ТРИВАЛОГО ВВЕДЕННЯ

ХЛОРИДУ КАДМ1Ю

Дослiджували вплив хлориду кадмт (за умов введення в дозi 3 мг/кг впродовж 21 доби) на стан антиоксидантног системи в еритроцитах кролiв. Установлено, що водночас iз збыьшенням вмкту ТБК-активних продуктiв активтсть ферментiв-антиоксидантiв змтюеться неоднозначно. На 14-ту добу введення СйС12 супероксиддисмутазна активтсть пригтчуеться, а каталазна i глутатюнпероксидазна - зростае. Наприкшщ експерименту вiдбуваеться нормалiзацiя активностi супероксиддисмутази i глутатюнпероксидази.

Ключо^^ слова: кадмт, пероксидне окиснення лтШв, супероксиддисмутаза, глутатюнпероксидаза, каталаза

Вступ. У зв'язку з попршенням еколопчно! ситуацп за умов сьогодення оргашзм людини i тварин постшно зазнае впливу шкщливих речовин техногенного походження. Особливу небезпеку для оргашзму становлять сполуки важких мет^в, здатш спричиняти рiзноманiтнi токсичш ефекти, а також процеси канцерогенезу [6, 9]. Одним з найшкщливших важких мет^в е кадмiй у зв'язку з його високою здатшстю до акумуляци в клiтинах тканин [8, 9]. Органами-мшенями цього металу е нирки, печiнка, статевi залози, легенi,

© Антоняк Г.Л., Жилщич Ю.В., Панас Н.е., 2010

3

юстки, селезшка, де катюни кадмш нагромаджуються у складi комплексiв iз металозв'язувальним бiлком металотюнешом [5]. За умов надходження кадмш в органiзмi тварин i людини активуються процеси пероксидного окиснення лшвдв (ПОЛ), що призводить до посиленого витрачання антиоксиданпв у вiдповiдь на утворення вiльних радикалiв [7]. Важливим е те, що сполуки кадмш належать до так званих „тюлових отрут", яю блокують сульфгiдрильнi групи бшюв i цим пригнiчують 1хш антиоксидантнi властивостi.

Активуючий вплив Кадмiю на процеси пероксидного окиснення лшвдв виявляють в клiтинах низки оргашв i тканин (гепатоцити, клiтини мозку, статевi клiтини, еритроцити) [7, 8]. Тому актуальною проблемою е дослщження функцюнального стану антиоксидантно! системи в органiзмi тварин за умов тривалого впливу катiонiв цього важкого металу.

Матер1али 1 Методи. Експерименти проводили на кролях тримюячного вiку, яких утримували за умов вiварiю. В дослщженнях використовували двi групи тварин - контрольну (К) i дослщну (Д), по 5 особин кожна. Тваринам дослщно! групи внутрiшньо шлунково вводили розчин СёС12 в дозi 3 мг/кг маси щодоби впродовж 21 доби. Щурам контрольно! групи вводили фiзiологiчний розчин в такому ж самому об'емь Матерiалом дослщжень була кров кролiв контрольно! i дослiдно! груп, яку отримували з вушно! вени пiсля 14 i 21 доби введення токсиканта. З гепаришзовано! кровi отримували еритроцити центрифугуванням на рефрижераторнш центрифузi при 2500 g впродовж 15 хв. Плазму вщбирали, а клiтини трикратно промивали фiзiологiчним розчином (0,85% №С1) з наступним центрифугуванням при 3000 g впродовж 5 хв. Гемолiзати отримували трикратним заморожуванням i вiдтаюванням водних суспензш еритроцитiв.

У гемолiзатах визначали активнiсть ферментiв антиоксидантно! системи (супероксиддисмутаза, глутатiонпероксидаза, каталаза) i вмiст продукив, якi реагують з тiобарбiтуровою кислотою (ТБК-активш продукти) за допомогою загальноприйнятих методик [2-4]. Активнiсть ферментiв обчислювали, здiйснюючи перерахунок на 1мг бшка. Вмiст бiлка в гемолiзатах визначали за методом Лоурi i спiвавторiв (1951). Отриманi результати опрацьовували статистично за допомогою комп'ютерно! програми.

Результати 1 обговорення. Як вiдомо, вплив на органiзм важких металiв, у тому чи^ кадмiю, належить до стресових чинниюв, якi сприяють штенсифшаци процесiв утворення активних форм оксигену (АФО) та збiльшенню вмiсту продукив ПОЛ у клiтинах тканин i плазмi кровi. У зв'язку з цим еритроцити е особливо вразливими до ди оксидативного стресу, зумовленого тривалим надходженням токсичних металiв в оргашзм тварин. Метаболiчнi змiни, що виникають у цих кл^инах пщ впливом стресових чинникiв, можуть призводити до порушення структури плазматичних мембран та шших шкiдливих ефектiв, зменшуючи здатнiсть еритроцитiв до транспорту молекул О2 [1].

У процес дослiджень встановлено, що за умов тривалого введення СёС12 в еритроцитах тварин нагромаджуються продукти ПОЛ, яю реагують з

4

тюбарб^ровою кислотою (рис.1). Потрiбно зазначити, що на 14-ту добу експерименту змши цього показника виразшш^ нiж на 21-шу добу. На вказаних стадiях дослiджень вмют ТБК-активних продуктiв збiльшуeться, вiдповiдно, в 1,41 (р<0,01) i 1,25 (р<0,05) разу порiвняно з контролем.

% вщ контролю

150 -| 125 -100 -75 -50 25 0

□ ТБК-активн продукти

□ СОД

14 21

Введення хлориду кадмiю, дiб

**

К

Рис. 1. Динамика вмiсту ТБК-активних продукпв i активносп супероксиддисмутази в еритроцитах крол1в, яким вводили CdCl2

Примiтка: *, ** - вiрогiднiсть рiзниць мiж контрольною i дослщними групами тварин (* - р<0,05, ** - р<0,01).

За таких умов надзвичайно важливе значення мае функщональна активнiсть антиоксидантно! системи, компоненти яко! захищають еритроцити вiд дп реакцiйно активних форм оксигену i продуктiв ПОЛ [10]. Результати дослщжень вказують на неоднозначну вiдповiдь ферменив антиоксидантно! системи еритроцитiв на надходження в органiзм тварин Сё2+. Установлено, що супероксиддисмутазна (СОД) активнiсть еритроциив зменшуеться у тварин дослiдно!' групи тсля 14-ти дiб введення СёС12 (р<0,05) i нормалiзуеться наприкiнцi експерименту (рис. 1). Характерна для еритроциив динамжа СОД на початковiй стади дослiджень може зумовлюватись нагромадженням у кл^инах продуктiв ПОЛ, якi пригшчують активнiсть ферменту.

Продукт супероксиддисмутазно! реакцп - гiдроген пероксид - надалi метаболiзуеться за участю ферментiв каталази i глутатiонпероксидази (ГП), спорiдненiсть яких до Н2О2 неоднакова. Отриманi результати свщчать, що каталазна активнiсть в еритроцитах щурiв дослiдно! групи значно зростае на обох стадiях експерименту (рис. 2). Пюля 14 дiб введення СёС12 активнiсть ферменту збшьшуеться в 3,8 разу, а тсля 21 доби - втричi (р<0,001).

Що стосуеться глутатiонпероксидази, то, як свщчать отримаш результати, у тварин дослщно! групи ферментна активнiсть в еритроцитах зростае в 3,3 разу тсля 14 дiб введення СёС12 (р<0,001), а наприкiнцi експерименту - нормалiзуеться (рис. 2).

Отриманi результати вказують на неоднакову роль ферменив антиоксидантно! системи в знешкодженш АФО в еритроцитах тварин, отруених тривалим введенням хлориду кадмш. Вiрогiдно, що на початковш стадi! експерименту захист кл^ин забезпечуеться активацiею i каталази, яка сприяе детоксикацi! Н2О2, i глутатiонпероксидази, яка метаболiзуе, головним чином,

5

гщропероксиди лшвдв [10]. На завершальнш стади експерименту основну роль у захистi еритроцитiв вщ дн оксидативного стресу, зумовленого тривалим надходженням Cd2+, вiдiграe функцiональна актившсть каталази.

400 -| 350 -300 -

% вщ 250 -контролю 200 -150 -100 -50 0

К 14 21

Введення хлориду кадмию, дiб

Рис. 2. Динамика активного глутатшнпероксндазн i каталази в еритроцитах кролiв, якнм вводили CdCl2

Примггка: *** - в1ропдшсть р1зниць мгж контрольною i дослщною групами тварин (р<0,001).

Висновки. За умов тривалого введення (впродовж 21 доби) хлориду кадмш в еритроцитах кролiв зростае штенсившсть процесiв пероксидного окиснення лiпiдiв, що проявляеться в збiльшеннi вмiсту ТБК-активних продукив упродовж усього перiоду експерименту. За таких умов актившсть ферменпв антиоксидантно! системи в еритроцитах тварин змшюеться по-рiзному. На 14-ту добу введення CdCl2 супероксиддисмутазна актившсть пригшчуеться, а глутатiонпероксидазна i каталазна - зростае. На завершальнiй стади дослщжень активнiсть каталази залишаеться на тдвищеному рiвнi, а СОД i глутатiонпероксидазна активнiсть нормалiзуеться.

Лiтература

1. Антоняк Г. Л. Особливост гемопоезу у тварин на раншх стадiях постнатального розвитку. Автореф. дис.. д-ра бюл. наук: Львiв, 2002. 29 с.

2. Дубинина Е.Е. Активность и изоферментный спектр супероксиддисмутазы эритроцитов и плазмы крови человека / Е.Е. Дубинина, Л.А. Сальникова, Л.Ф. Ефимова // Лаб. дело. - 1983. - № 10. - С. 30-33.

3. Моин В.М. Простой и специфический метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах / В.М. Моин // Лаб. дело. - 1986. - № 12. - С. 724-727.

4. Орехович В.Н. Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1977. -391 с.

5. He L. Discovery of ZIP transporters that participate in cadmium damage to testis and kidney / L. He, B. Wang, E.B. Hay, D.W. Nebert // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 2009. - Vol. 238, N 3. - P. 250-257.

Глутатюнпе роксидаза Каталаза

6

6. He Z.L. Trace elements in agroecosystems and impacts on the environment / Z.L. He, X.E. Yang, P.J. Stoffella // J. Trace Elem. Med. Biol. - 2005. - Vol. 19, N 23. - P. 125-140.

7. Li K.G. Intracellular oxidative stress and cadmium ions release induce cytotoxicity of unmodified cadmium sulfide quantum dots / K.G. Li, J.T. Chen, S.S. Bai et al. // Toxicol. In Vitro. - 2009. - Vol. 23, N 6. - P. 1007-1013.

8. Liu J. Role of oxidative stress in cadmium toxicity and carcinogenesis / J. Liu, W. Qu, M.B. Kadiiska // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 2009. - Vol. 238, N 3. - P. 209-214.

9. Satarug S. A global perspective on cadmium pollution and toxicity in non-occupationally exposed population / S. Satarug, J.R. Baker, S. Urbenjapol et al. // Toxicol. Lett. - 2003. - Vol. 137. - P. 65-83.

10. Valko M. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease / M. Valko, D. Leibfritz, J. Moncol, M.T. Cronin, M. Mazur, J. Telser // Int. J. Biochem. Cell Biol. - 2007. - Vol. 39, N 1. - P. 44-84.

Summary

H.L. Antonyak1, J.V. Zhylishchych2, N.E. Panas2 1Lviv Ivan Franko National University, 2Lviv National Agrarian University FUNCTIONAL STATE OF THE ANTIOXIDANT SYSTEM IN ERYTHROCYTES OF ANIMALS UNDER PROLONGED TREATMENT WITH CADMIUM CHLORIDE The effect of cadmium chloride (3 mg/kg during 21 days) on functional state of antioxidant system in erythrocytes of rabbits were studied. While the TBA-active products increased, antioxidant enzyme activities changes diversely. On the 14th day of CdCl2 administration superoxide dismutase activity was inhibited, and catalase and glutathione peroxidase activities were increased. At the end of experiment SOD and glutathione peroxidase activities were normalized.

Key words: cadmium, lipid peroxidation, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase.

Cmammx nadwrnna do pedaKuiï 12.09.2010

7