CC BY
40
Вюник Дшпропетровського унiверситету. Бюлопя, еколопя. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnepropetrovsk University. Biology, ecology.
Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2016. 24(1), 96-102.
ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online
doi:10.15421/011611
www.ecology.dp.ua
УДК 577.1:612.015
Вплив K^MieBoro навантаження на систему антиоксидантного захисту оргашзму бугайцiв
Б.В. Гутий, С.Д. Мурська, Д.Ф. Гуфрш, I.I. Xapiß, Н.Д. Левювська, Н.В. Назарук, МБ. Гайдюк, ОБ. Прийма, О.Я. Бiлик, ЗА. Гута
Львiвський нацюнальний утверситет ветеринарной медицины та бютехнологш iMeHi С.З. Гжицького, Львiв, Украта
Наведено результата дослщжень впливу кадаевого навантаження на стан ензимно! та неензимно! ланки системи антиоксидантного захисту оргашзму молодняка велико! рогато! худоби: на активтсть каталази, супероксиддисмутази, глутатюнпероксида-зи, ршень вщновленого глутатiону, селену, вггамшв А та Е. Згодовування бугайцям кадмто хлориду у дозах 0,03 i 0,05 мг/кг маси тша сприяло зниженню ензимно! та неензимно! ланок системи антиоксидантного захисту: супероксиддисмутази - на 31%, каталази - на 13%, глутатюнпероксидази - на 23%, вщновленого глутатюну - на 10%, втамшу А - на 28%, втамшу Е - на 31 %, селену -на 20%. Токсична дя кадмто сприяе змш стацюнарних концентрацш радикальних метаболiтiв О2-, ОН, НО2', яю, у свою чергу, шпттоють процеси перекисного окиснення лiпiдiв. Найнижчий ршень показниюв системи антиоксидантного захисту у кровi молодняка велико! рогато! худоби встановлено на 16- та 24-ту добу дослiду, що пов'язано iз посиленою активащею процесiв лтоперок-сидацi! та порушенням рiвноваги мiж активтстю антиоксидантно! системи та iнтенсивнiстю перекисного окиснення пш^тв Згодовування бугайцям кадмто хлориду у дозах 0,03 i 0,05 мг/кг маси тварини неоднаково вплинуло на активтсть системи антиоксидантного захисту у !х кровг Чим бiльша кiлькiсть кадмто хлориду у кормi, тим нижча активтсть системи антиоксидантного захисту органзму бугайщв. Саме таким чином хлорид кадмто притычуе систему антиоксидантного захисту, зокрема, зни-жуючи активнiсть ензимно! (каталазу, супероксиддисмутазу, глутатiонпероксидазу) та неензимно! ланок (вщновленого глутатiону, селену, втамшв А та Е).
Ключовi слова: кадмш; супероксиддисмутаза; каталаза; глутатюнпероксидаза; вiдновлений глутатюн; втамши; селен
Influence of cadmium loading on the state of the antioxidant system
in the organism of bulls
B.V. Gutyj, S.D. Mursjka, D.F. Hufrij, I.I. Hariv, N.D. Levkivska, N.V. Nazaruk, MB. Haydyuk, O.B. Priyma, O.Y. Bilyk, Z.A. Guta
National University of Lviv Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj, Lviv, Ukraine
This article presents the results of research on the influence of cadmium loading on the state level of enzymatic and non-enzymatic antioxidant links of the antioxidant defense system of the organisms of young cattle, such as the activity of catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, glutathione levels, selenium, vitamins A and E. It was found that feeding bull calves with cadmium chloride at doses of 0.03 and 0.05 mg/kg of body weight helped to reduce both the enzymatic and non-enzymatic link of antioxidant protection (superoxide dismutase 31 %, catalase 13%, glutathione peroxidase 23%, reduced glutathione 10%, vitamin A 28%, vitamin E 31 %, selenium 20%). Toxic effects of cadmium promotes change in steady-state concentrations of radical metabolites О2-,ОН', НО2', which, in turn, trigger the process of lipid peroxidation. The lowest level of indicators of antioxidant defense sy stem in the blood of young cattle was registered on the sixteenth and twenty-fourth days of the experiment, which is associated with increased activation of lipid peroxidation and the disturbaance of the balance between the antioxidant system and lipid peroxidation intensity. The activity of the antioxidant defense system in the blood was different for calves fed with cadmium chloride at doses of 0.03 and 0.05 mg/kg of animal mass. The more cadmium chloride in the feed, the lower the activity of the antioxidant defense system of the calves' organisms was registered. Thus cadmium chloride depresses the
Львiвський нацюнальний yuieepcumem ветеринарног медицины та бютехнологш iMeui С.З. Гжицького, вул. Пекарська, 50, Львiв, 79010, Украгна
Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj, 50, Pekarska Str., Lviv, 79010, Ukraine Tel.: +38-068-136-20-54. E-mail: [email protected]
antioxidant defense system, which specifically involves lowering the activity of enzymatic links (catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase) and non-enzymatic links (reduced glutathione, selenium, vitamins A and E).
Keywords: cadmium; superoxide dismutase; catalase; glutathione peroxidase; reduced glutathione; vitamins; selenium
Вступ
Забруднення сшьськогосподарських упдь важкими металами в основному ввдбуваеться за рахунок атмо-сферних викидiв щдприемств (Kabata-Pendias, 2004; Massadeh and Al-Safi, 2005), ввдходш тваринницьких ферм, унаслвдок засгосування мшеральних добрив та огрутохiмiкатiв (Hansen еt al., 2001; Song еt al., 2004). ОргаМчш добрива (гнiй i компост) також мiсгять значну кшьюсть важких металiв. У результатi внесення у грунт органiки в ньому зростае концентрация таких хiмiчних елеменпв як кадмiй, свинець, мщь, цинк, залiзо, марга-нець (Chaney еt al., 2001; Kulbachko et al., 2011; Brygady-renko and Ivanyshyn, 2015; Tsvetkova et al., 2016). Врахо-вуючи повiльне виведення важких металш i3 грунту, за тривалого надходження навiть вщносно невеликих кшь-костей кадмш та свинцю, 1х концентрация iз часом може досягти дуже високих показникiв. Забруднетсть навко-лишнього середовища кадшем i його негативний вплив на органiзм тварин, особливо молодняка велико! рогато! худоби, становить гостру проблему. Тому вивчення патогенезу кадшевого токсикозу у сшьськогосподарських тварин особливо актуальне (Gutij, 2013).
Надходження Cd2+ пов'язане з еколопчним ризиком для органiзму через кумулятивну його токсичнiсть щодо оргашв i систем. Воно спричинюе зниження iнтенсив-носп росту та продуктивносп тварин. Накопичення зга-даного вище важкого металу в компонентах природного середовища збшьшуе небезпеку його надходження в оргашзм i становить загрозу для здоров'я людини та тва-рини. Це негативно впливае на ефективнiсть тварин-ницько! галузi. Власне тому необхщне поглиблене дослвд-ження фармакотоксиколопчних i бiохiмiчних процес1в, що лежать в основi зумовлених кадмiем метаболiчних розладв i порушень життевих функцiй оргатзму тварин.
Результати багатьох експерименпв вказують на те, що в органiзмi ссавцiв кадмiй проявляе токсичний вплив на низку органш i систем, зокрема на серцево-судинну, ста-теву, видiльну, дихальну, опорно-рухову систему, гемо-поез (Fregoneze еt al., 1997; Rodríguez еt al., 2001; Pavan Kumar еt al., 2004; Uetani еt al., 2005). До найнебез-печнiших вплив1в належать канцерогеннi та мутагент ефекти цього елемента (Lin Peng е! al., 2015). Однак бага-то аспекпв цiе!' проблеми ще й досi не з'ясовано.
У лiтературi наявний великий обсяг шформаци щодо впливу гостро! та хротчно! форм кадмiевого токсикозу организму людини й експериментальних тварин (Ali е1 al., 1986; Salvatori ег al., 2004; Liu ег al., 2008). Результати багатьох дослвджень вказують на те, що кнують ктотт вщ-мiнностi в ефектах метаболiзму одноразових високих доз i тривалого впливу малих доз кадмш. За умов штоксика-цй' оргатзму тварин сполуками кадмш виникае анемiя, пригнiчення функцiонального стану iмунно! системи та iншi розлади процесiв кровотворення (Honskyy е1 al., 2001).
Гостра форма кадмiевого токсикозу iнодi зi смер-тельним наслвдком не часто мае ниш мюце, проте синдром хротчно! форми токсикозу спостертаеться значно
часгiше (Ношкуу е1 а1., 2001; Л1-Лйаг, 2011). Кттчш ознаки хротчного отруення тварин супроводжуються р1зким зниженням по!дання корм1в, зменшенням маси тша, сповiльненням росту тварин, порушенням функци нирок, проте!'нури, дисфункщею печшки, анем1ею, некрозом сiм'яникiв, збшьшенням неонатально! смертности
Мехатзми впливу кадмш на систему антиоксидант-ного захисту останнiм часом iнтенсивно вивчаються на лабораторних тваринах (Ни%, 2012), однак процеси, що лежать в основi розвитку кадмiевого токсикозу у молодняка велико! рогато! худоби, доа остаточно не з'ясованi. Данi лггератури про взаемозв'язок м1ж iндукованим кадшем пошкодженням клiтин печшки та активтстю процесiв ПОЛ часто суперечливi. Не вивчено видовi вiдмiнностi реакци системи антиоксидантного захисту на дш металу, особливостi метаболiчно! вiдповiдi ензимно! та неензимно! !! ланок на тривале надходження Сd2+ в низьких та високих концентрациях, що зумовлюе актуальшсть таких дослвджень. Вивчення цих процес1в дозволить глибоко розкрити доа невiдомi особливостi процесiв метaболiзму у велико! рогато! худоби за умов кадшевого навантаження.
Мета дослвджень - з'ясувати вплив кaдмiевого на-вантаження на стан системи антиоксидантного захисту оргатзму молодняка велико! рогато! худоби.
Матерiал i методи досл1джень
Дослвдження проводили на бaзi фермерського госпо-дарства с. Iвaнiвцi Жидaчiвського району Льв1всько! обласп на 15 бугайцях шестимiсячного вiку, укра!нсько! чорно-рябо! молочно! породи, iз яких сформували три групи по п'ять тварин у кожнш:
- контрольна група (К), бугайщ перебували на стандартному рацют;
- I дослвдна група (Д1), бугайцям згодовували з кормом кадмш хлорид у дозi 0,03 мг/кг маси тша;
- II дослвдна група (Д2), бугайцям згодовували з кормом кадмш хлорид у дозi 0,05 мг/кг маси тша.
Щд час проведення дослвджень дотримувалися правил, обов'язкових для виконання зоотехнiчних дослвдв щодо пвдбору та утримання тварин-аналопв у групах, технологи зaготiвлi, використання та облшу спожитих кормiв. Рaцiон тварин збалансований за поживними та мiнерaльними речовинами, що забезпечували !х потребу в основних елементах живлення.
Дослвд тривав упродовж 30 дiб. Кров для аналзу брали з яремно! вени на 1, 8, 16, 24 та 30-ту добу дослвду. Глутaтiонпероксидaзну aктивнiсть (ГП) визначали за швидюстю окиснення глутатюну за наявносп гвдропере-кису третинного бутилу та вмстом ввдновленого глутап-ону у кровi (V1iz1o е1 а1., 2012). Визначення каталазно! активност проводили методом КогоЦик й а1. (1988). Принцип методу базуеться на здатносп пероксиду водню утворювати iз солями мотбдату стшкий кольоровий комплекс. Визначення активносп супероксиддисмутази (СОД) проводили методом БиЬшша Й а1. (1983). Метод
визначення полягае у вадновленн нпросинього тетразо-лш супероксидними радикалами, яю утворюються в реак-цц мтж феназинметасульфатом 1 вщновленою формою ткотинамщадетндинуклеотиду. Метод визначення вмъ сту селену (8е) полягае у кислотнш мiнералiзацii проб сумшшю азотно! та хлорно! кислот, вщновлент шести-
о 4+
валентного селену до ае та утворент комплексу селенисто! кислоти iз 2,3-дамшофгалшом-тазоселенолу, величина флюоресценци якого пропорцшна вмсту селену у пробi (У1Ыо ег а1., 2012). Концентрацш вiтамiнiв А та Е визначали методом високоефективно! рщинно! хромато-графи (У1Ыо ег а1., 2012).
Усi маншуляцп iз тваринами проводили вщповщно до £вропейсько! конвенци про захист хребетних тварин, яких використовують з експериментальною та науковою метою (Страсбург, 1986 р.).
Математичну обробку результапв дослщжень оп-рацьовували статистично за допомогою пакета програм 81аЙ811са 6.0. Розбгжносп мiж середнми значеннями вважали статистично вiрогiдними за Р < 0,05 (АЫОУА).
Результата та Ух обговорення
Початковi стади процесу вiльнорадикального окис-нення контролюються ензимом супероксиддисмутазою, яка нейгралiзуе супероксидний радикал i, вщповщно, зменшуе загальний токсичний вплив активних форм кисню (Ше1етсИеу ег а1., 2002; Уисю ег а1., 2006). У таблицi 1 наведено активтсть супероксиддисмутази у кровi бугайцiв, яким згодовували хлорид кадмш у дозах 0,03 i 0,05 мг/кг маси тша тварини.
Таблиця 1
Актившсть супероксиддисмутази (ум. од./мг бшка) у кров1 бугайц1в за кздшевого навантаження (x ± SE)
Прим1тки: стушнь вiрогiдностi поргвняно з даними контрольно! групи: * - Р < 0,05, ** - Р < 0,01, *** - Р < 0,001; п = 5.
Середня активтсть даного ензиму на початку експе-рименту у кровi вах дослщних тварин перебувае у межах величин 0,59-0,62 ум. од./мг бшка. Псля згодовування токсично! сполуки активнiсть супероксиддисмутази у кровi обох дослщних груп на першу добу дослщу зросла вщносно контрольно! групи на 8% i 15%. У подальшому встановили поступове зниження активностi цього ензиму: на восьму добу дослщу у середньому 0,55 i 0,53 ум. од./мг бшка. На 24-ту добу дослщу активнiсть супероксиддисмутази була найнижчою, вщносно контрольно! групи вона знизилася на 21% i 31% вщповщно. На 30-ту добу дослщу актившсть ензиму почала дещо зростати, однак залишилася на низькому рiвнi.
Активтсть супероксиддисмутази тюно пов'язана з активнiстю каталази, яка захищае органiзм вщ високо-
токсичних кисневих радикалiв. Занадто рiзке пщви-щення активностi СОД без вщповщно! активацii' каталази само по собi цитотоксичне. Каталаза катал1зуе розщеплення перекису водню з утворенням води та кис-ню (Регека ег а1., 1998; Б1е1етсИеу ег а1., 2002). Змша активностi каталази у бугайщв кадмiевого навангаження наведена у таблиц 2.
За до хлориду кадмш у дозi 0,03 мг/кг маси тша тварини вщбуваеться зниження активносп ензиму пор1вняно з початковими даними: на першу добу - на 1,3%, на восьму - на 4%, на 16-ту добу - на 10%. Найнижчою активтсть ензиму була на 24-ту добу дослщу. У подальшому активнiсть каталази почала зростати до початкових величин i на 30-ту добу дослщу становила 6,03 ± 0,11 одиниць.
П1сля згодовування хлориду кадмш у дозi 0,05 мг/кг маси тша у тварин виявлено таю самi змши, як i у перш1й дослвднш групi тварин, але активнiсть каталази була значно нижчою (на 24-ту добу - 5,65 ± 0,11 одиниць). Пор1вняно з початком дослщу, на 1, 8, 16 i 30-ту добу п1сля уведення токсиканта активнiсть каталази була, вщповщно, на 2%, 5%, 12% та 8% нижчою.
Таблиця 2
Активтсть каталази (од.) у сироватщ кров1 бугайцш за кадмieвого навантаження (x ± SE)
Час дослщження кров^ доба псля початку дослщу Групи тварин
контрольна достдна 1 дослщна 2
Початок достду 6,49 ± 0,14 6,51 ± 0,15 6,53 ± 0,12
1 6,57 ± 0,13 6,48 ± 0,14 6,45 ± 0,13
8 6,54 ± 0,15 6,28 ± 0,10 6,21 ± 0,12
16 6,58 ± 0,14 5,95 ± 0,11** 5,76 ± 0,14**
24 6,49 ± 0,12 5,86 ± 0,13** 5,65 ± 0,11***
30 6,51 ± 0,15 6,03 ± 0,11** 5,99 ± 0,12**
Прим1тки: див. табл. 1.
До згодовування хлориду кадмш акIивнiсть глутатюнредуктази та глутатюнпероксидази була у межах фiзiологiчних величин. Псля згодовування хлориду кадмш активтсть глутатюнпероксидази на першу добу дослщу зросла на 5,0-5,5% (табл. 3). У подальшому активнють ензиму поступово знижувалась.
Таблиця 3
Активн^ть глутатюнпероксидази (нмоль NADPH/хв на 1 мг бшка) у сироватщ кров1 бугайцш за кадмieвого навантаження (x ± SE)
Час дослщження кровi, доба псля початку дослщу Групи тварин
контрольна дослiдна 1 дослщна 2
Початок достду 36,2 ± 1,20 36,4 ± 1,21 36,2 ± 1,23
1 36,1 ± 1,18 37,9 ± 1,25 38,1 ± 1,21
8 36,3 ± 1,19 32,4 ± 1,12** 31,1 ± 1,13**
16 36,4 ± 1,21 30,5 ± 1,14** 29,2 ± 1,15*
24 36,2 ± 1,22 28,7 ± 1,20** 27,9 ± 1,24**
30 36,5 ± 1,25 32,1 ± 1,15** 31,6 ± 1,20**
Прим1тки: див. табл. 1.
Найнижчою активтсть глутатюнпероксидази у сироватщ кровi дослщних тварин була на 16- та 24-ту добу дослщу. У дослщно! групи тварин, яким згодовували хлорид кадмш у дозi 0,03 мг/кг, активтсть ензиму знизилася
Час дослщження кровi, доба псля початку дослiду Групи тварин
контрольна дослщна 1 дослiдна 2
Початок дослщу 0,59 ± 0,010 0,60 ± 0,014 0,62 ± 0,012
1 0,60 ± 0,011 0,65 ± 0,015* 0,69 ± 0,014***
8 0,63 ± 0,010 0,55 ± 0,010*** 0,53 ± 0,011***
16 0,62 ± 0,010 0,49 ± 0,010*** 0,45 ± 0,011***
24 0,61 ± 0,012 0,48 ± 0,011*** 0,42 ± 0,010***
30 0,62 ± 0,011 0,50 ± 0,011*** 0,47 ± 0,012***
в указат перюди вщповвдно на 11% i 16%, у дослвдно! групи тварин, тваринам яко! згодовували хлорид кадмш у дозi 0,05 мг/кг, aктивнiсть ензиму знизилася на 14% i 20% ввдповвдно. На 30-ту добу дослщу вiдмiчaемо дещо пдви-щену aктивнiсть глутатюнпероксидази, однак поршняно з контрольною групою вона залишалася на низькому рiвнi.
Найважливший антиоксидант глутатюново! системи антиоксидантного захисту - глутатюн, який в оргaнiзмi тварин виконуе багато функцiй: захист вщ вiльних ради-кал1в, тдфимка функци мембран, участь у метaболiзмi ксенобютиюв, вплив на aктивнiсть ензимв (Ренета е! а1., 1999; Bie1eпichev е! а1., 2002). Глутатюн володiе прямою антиоксидантною д1ею. Вщновлений глутатюн виступае донором електрошв для нейтрaлiзaцii активних форм кисню. Р1вень вщновленого глутатюну у кровi бугaйцiв за кадшевого навантаження наведено у тaблицi 4. На першу добу дослщу р1вень вщновленого глутатюну у кровi тварин, яким згодовували хлорид кадмш у дозi 0,03 мг/кг, був на 5% бшьшим за величини контрольно! групи. На восьму добу дослщу показник почав знижуватися на 9% вщносно попередньо! доби дослщу, на 16-ту добу становив 30,3 мг%, а на 24-ту добу був нижчим на 10% вщносно контрольно! групи. На 30-ту добу вщмчено зростання р1вня вщновленого глутатюну у першо! дослщно! групи тварин.
Пюля згодовування хлориду кадмш у дозi 0,05 мг/кг маси тша рiвень вщновленого глутатюну на початку дослщу збiльшувaвся, однак починаючи з восьмо! доби дослщу помiчaли зниження показника до 29,9 мг% на 16-ту добу. На 24-ту добу дослщу рiвень вщновленого глутатюну коливався у тих самих межах, як i у попередньому випадку. На 30-ту добу дослщу р1вень глутатюну почав зростати, однак порiвняно з контрольною групою тварин вш був нижчим на 6%.
Збшьшення р1вня вщновленого глутатюну на першу добу дослщу правдоподбно пов'язане з надходженням токсичних елемент1в, яю запускають реaкцii' утворення вшьних радикал1в i посилення процес1в перекисного окис-нення лiпiдiв. У подальшому зниження р1вня вщновле-ного глутатюну пояснюеться виснаженням глутатюново! системи за утворення велико! кшькосп вшьних радикал1в i продукпв перекисного окиснення лiпiдiв.
1нтенсивтсть утворення вiльних радикал1в в оргашз-мi тварин залежить вщ концентраци оксигену у тканинах, а також вщ aктивностi ензимних i неензимних систем. Вaжливi антиоксиданти, як1 належить до неензимних систем антиоксидантного захисту, - виамши груп А
та Е. Мехашзм антиоксидантно! дii' вказаних сполук базуеться на зменшент к1лькост1 вiльного кисню у клггат та пiдвищеннi активносп процес1в окиснення та фосфорилювання (Bie1eпichev е! а1., 2002).
На початку дослвду середнiй вмiст вiтaмiну А у кровi бугaйцiв за кадшевого навантаження (табл. 5) перебував у межах величин 0,81-0,83 мкмоль/л.
Таблиця5
Вмкт в1там1ну А (мкмоль/л) у кров1 бугайц1в за кадм1евого навантаження (х ± 8Е)
Час дослщження кров^ доба пiсля початку дослщу Групи тварин
контрольна дослiднa 1 досл1дна 2
Початок достду 0,82 ± 0,024 0,83 ± 0,029 0,81 ± 0,030
1 0,81 ± 0,027 0,79 ± 0,017 0,78 ± 0,018
8 0,84 ± 0,025 0,74 ± 0,020** 0,71 ± 0,018**
16 0,80 ± 0,020 0,69 ± 0,015** 0,67 ± 0,014***
24 0,82 ± 0,026 0,64 ± 0,020*** 0,59 ± 0,014***
30 0,83 ± 0,022 0,69 ± 0,020** 0,65 ± 0,018***
Примаки: див. табл. 1.
П1сля згодовування токсиканта вмст вiтaмiну А у кро-вi бугaйцiв почав знижуватися на 12% i 15% вщповщно у першо! та друго! дослвдно! груп. На 16-ту добу доопду вмiст вiтaмiну А у кровi першо! дослгдно! групи знизився на 14%, у друго! - на 16%. На 24-ту добу середнш вмст впамшу А перебував у межах 0,59-0,64 мкмоль/л.
У таблищ 6 наведено змши вмiсту вгтамшу Е за кaдмiевого навантаження. Даний вiтaмiн належить до ендогенних антиоксиданпв, як1 захищають мембрану клiтин вщ атаки вiльних рaдикaлiв. За кaдмiевого навантаження бугайц1в вмiст вiтaмiну Е в !х кровi протягом усього дослвду знижуеться. Вiрогiдне зменшення вм1сту вiтaмiну виявлено з восьмо! доби досл1ду. У бугaйцiв, яким згодовували хлорид кадмш у дозi 0,03 мг/кг маси тша, середнiй вмкт вiтaмiну у кровi складав 3,6 мкмоль/л, у бугайщв, яким згодовували хлорид кадмш у дозi 0,05 мг/кг - 3,3 мкмоль/л. На 16-ту добу дослвду вмют впамшу Е у кровi дослгдних груп знизився вщносно контрольно! групи тварин на 15% i 23%. На 24-ту добу досл1ду вмiст впамшу Е у кровi тварин першо! та друго! груп був найнижчим (вгдпов1дно 3,1 та 2,9 мкмоль/л).
Таблиця 6
Вм1ст вггамшу Е (мкмоль/л) у кров1 бугайц1в за кадм1евого навантаження (х ± 8Е)
Час дослщження кровi, доба пiсля початку дослщу Групи тварин
контрольна дослiднa 1 досл1дна 2
Початок достду 4,1 ± 0,14 4,2 ± 0,13 4,1 ± 0,11
1 4,0 ± 0,13 3,9 ± 0,15 3,8 ± 0,14
8 4,1 ± 0,11 3,6 ± 0,12** 3,3 ± 0,11***
16 4,0 ± 0,10 3,4 ± 0,13** 3,1 ± 0,11***
24 4,2 ± 0,10 3,1 ± 0,14*** 2,9 ± 0,12***
30 3,8 ± 0,11 3,4 ± 0,14** 3,1 ± 0,13**
Примiтки: див. табл. 1.
1стотне зниження вмюту вiтaмiнiв А та Е вказуе не лише на патолог1чний стан печшки, а i на посилення ок-сидац1йних процес1в, пов'язаних зi зниженням aктивностi ензимiв антиоксидантно! системи (Bie1eпichev е! а1., 2002).
Таблиця 4
Р1вень в1дновленого глутат1ону (мг%) у сироватц1 кров1 бугайц1в за кадм1евого навантаження (х ± 8Е)
Час дослщження кровi, доба пiсля початку дослщу Групи тварин
контрольна досл1дна 1 дослiднa 2
Початок досл1ду 31,70 ± 0,53 32,40 ± 0,53 31,95 ± 0,58
1 32,40 ± 0,53 34,17 ± 0,55** 34,21 ± 0,62**
8 31,95 ± 0,50 31,14 ± 0,65 30,99 ± 0,60
16 32,19 ± 0,45 30,28 ± 0,54** 29,95 ± 0,65**
24 32,84 ± 0,65 29,65 ± 0,65** 29,49 ± 0,55**
30 32,16 ± 0,60 30,71 ± 0,66 30,25 ± 0,65**
Примiтки: див. табл. 1.
Сполуки кадмш володють високою бюлойчною акгив-тстю, вони легко утворюють комплексн сполуки i3 бш-ками, нукле!новими кислотами, чим легко iнактивують низку ензимш. Пригнiчення акгивносгi ензимв антиоксидантно! системи зумовлюе накопичення велико! кшькосп продукгiв перекисного окиснення лшвдв, яи у свою чергу руйнують мембрани клiтин, тканин i органнв.
Селен - один i3 важливих елементiв антиоксидантного захисту органiзму тварин. Антиоксидантна д1я його зумовлена нейтратзащею найнебезпечшших агресивних вшьних радикал1в (Bielenichev е1 al., 2002). Середнш вмст селену у кровi бугайщв за кадтевого навантаження (табл. 7) на початку дослщу перебував у межах 46,3-51,0 мкг/л. Починаючи з першо! доби дослщу вмiст селену у кровi бугайщв двох дослщних груп поступово знижувався. На восьму добу дослщу вмст селену у дослщних групах тварин вщповщно знизився на 6% i 9% вщносно контрольно! групи. На 16-ту добу у тварин, яким давали хлорид кадмш у дозi 0,03 мг/кг маси тша досяг 43,2 мкг/л, а у тварин, яким давали хлорид кадмю у дозi 0,05 мг/кг маси тша - 42,3 мкг/л.
Таблиця 7
Вмкт селену (мкг/л) у кров1 бугайщв за KaaMieBoro навантаження (x ± SE)
На 24-ту добу дослщу середнш вмiст селену у кровi бугайщв дослщних груп був найнижчим: 41,3 i 40,1 мкг/л. На 30-ту добу вмiст селену почав поступово пщвишува-тися. Однак пор1вняно з показниками контрольно! групи вмст селену був нижчим у бугайщв першо! групи на 8%, друго! - на 12,5%. Зниження вмкту селену в органiзмi тварин за кадмевого навантаження вказуе на пригтчення антиоксидантно! системи в органiзмi тварин у цлому. Очевидно, зниження акгивносп ензимно!' та неензимно! ланки системи антиоксидантного захисту за умов кадмевого навантаження зумовлене тим, що кадмш сприяе посиленому утворенню вшьних радикал1в та активних форм кисню, у результатi чого порушуеться баланс м1ж продуктами пероксидацц та антиоксидантами. Зниження ензимно! ланки антиоксидантного захисту у кровi бугайщв за умов кадшевого навантаження зумовлене тим, що кадмш сприяв акгивацц вшьнорадикального окисного процесу (Hutiy, 2012).
Результата експерименту вказують на те, що кадмш ютотно впливае на процеси метаболiзму клiтин печiнки, таким чином стимулюючи процеси ПОЛ та пригшчую-чи активнiсть ензимв антиоксидантно! системи. Кадмш сприяе збшьшенню вмiсту активних форм оксигену у клiтинах прямим i опосередкованим шляхом. Реакц1йно активш форми оксигену iндукують перекисне окиснення лшщ1в та iншi процеси, що спричинюють до деструк-
тивнi змши клiтин печшки. За таких умов зменшення рiвня антиоксидантного захисту клтгин печiнки у тварин, штоксикованих кадшем, може посилювати шк!дливий вплив цього елемента на органiзм у цшому (Honskyy еt al., 2001). Сполуки кадмш володють високою бiологiчною актившстю, вони легко утворюють комплекснi сполуки iз бшками, нукле!новими кислотами, чим легко шакгивують низку ензимiв. Найкраще вивчений прояв гостро! форми кадшевого токсикозу в органiзмi тварин - шкщливий вплив на функц1ональний стан печшки внаслщок морфо-лог^чних i бiохiмiчних зм1н гепатоцит1в п1сля одноразових 1н'екц1й сполук даного елемента у дозах, що перевищу-ють 0,5-1,0 мг/кг маси тша.
Особливкть шкщливо! д1! кадм1ю - швидке його засвоення органiзмом i повiльне виведення, що зумовлюе кумуляцию металу у тканинах (Lu еt al., 2005). Кадмш накопичуеться в основному у печшщ та нирках, мае три-валий перiод напiввиведення (до 30 роюв), тобто у прикладному аспекп можна вважати, що для тварин депону-вання кадм1ю в оргаmзмi пожиттеве. Уведений внугрi-шньовенно або 1нтраперитонеально кадм1й пошкоджуе перш за все печшку, а вже далi - iншi органи (Hwang and Wang, 2001; Gupta еt al., 2004). Токсичшсть кадм1ю пов'я-зана з1 здагнiстю елемента спричиняги пероксидазну реак-ц1ю л1п1,11в мембран гепатоципв (Watjen and Beyersman, 2004). До того ж знижуеться акгивтсть окремих ензимiв, зокрема глутатiонпероксидази, глутатюнредукгази, глю-козо-6-фосфатази, що може бути тестом ранньо! дiагно-стики на ушкодження тканини печ1нки (El-Shahat еt al., 2009). Данi лiтератури про взаемозв'язок м1ж 1ндукова-ним кадшем пошкодженням клiгин печiнки та актившстю процес1в ПОЛ теж часто суперечливг Однi досл1д-ники вважають, що ц1 явища незалежн1, основний руйн1вний вплив металу пов'язують лише з порушенням енергетичного метаболiзму гепатоципв (Antonio еt al., 1998; El-Shahat еt al., 2009; Al-Azemi еt al., 2010). Переважна бiльшiсть дослщниюв вважае, що кадм1й спричинюе посилення процесiв перекисного окиснення л1п1д1в, знижуе акгивнiсть антиоксидантних ензим1в: глутатiонпероксидази, супероксиддисмутази, кагалази (El-Shahat еt al., 2009; Al-Attar, 2011). Кадм1й активуе ПОЛ не тшьки в паренх1матозних органах, а й у тканинах нирок i головного мозку (El-Refaiy and Eissa, 2012). Уведення 3,3 мг/кг (0,05 DL50) хлориду кадм1ю протягом 30 дiб зм1нювало прооксидно-антиоксидний статус печшки щур1в. До того ж спостерцалося рiзке п1двищення вмь сту дiенових кон'югат1в, за цих умов акгивнiсть глута-гiонпероксидази суттево знижувалася. Пригнiчення акгивносгi кагалази, супероксиддисмутази та глутатюн-пероксидази, а також вмiсту вiтамiну Е та аскорбшово! кислоти у печ1нц1 за впливу кадм1ю виявлено в 1нших наукових працях (Gupta еt al., 2004).
Висновки
Згодовування бугайцям хлориду кадмш у дозах 0,03 i 0,05 мг/кг маси тша протягом 30 дб спричинило розвиток хронiчного кадшевого токсикозу. Згодовування бугайцям хлориду кадмш у дозi 0,05 мг/кг зумовило вiрогiдне зниження р1вня неензимно! та ензимно! системи антиоксидантного захисту организму бугайщв, на що вказуе зни-
Час дослщження крж, доба тсля початку достду Групи тварин
контрольна дослщна 1 дослщна 2
Початок дослiду 46,3 ± 0,95 47,1 ± 0,90 51,0 ± 0,85
1 49,2 ± 0,85 45,2 ± 0,85** 45,1 ± 0,95**
8 47,1 ± 0,86 44,3 ± 0,92** 43,0 ± 0,95**
16 46,6 ± 0,78 43,2 ± 0,94** 42,3 ± 0,83**
24 50,0 ± 0,85 41,3 ± 0,81*** 40,1 ± 0,95***
30 48,3 ± 0,65 44,5 ± 0,96** 42,1 ± 0,85***
Прим1тки: див. табл. 1.
ження активносп супероксиддисмутази, каталази, глута-тюнпероксидази, вмiсту вщновленого глутатюну, селену та вггамшш А та Е у ix KpoBi. На 16- i 24-ту добу дослщу ршень ензимно! та неензимно! системи антиоксидантного захисту оpганiзму бугайцiв був найнижчим.
Проведет дослвдження дали можливiсть глибше розкрити патогенез токсично! дИ кадмш на оргатзм бу-гайщв та використати цi данi для розроблення антидоту при кадтевш штоксикаци. Огpиманi дат будуть засто-сованi у подальшому вивченi системи антиоксидантного захисту та процеав перекисного окиснення лiпiдiв кpовi бугайщв для розробки антидотного препарату для лшу-вання тварин при кадтевому токсикозi.
Бiблiографiчнi посилання
Al-Attar, A.M., 2011. Antioxidant effect of vitamin E treatment on some heavy metalsinduced renal and testicular injuries in male mice. Saudi J. Biol. Sci. 18, 63-72. Al-Azemi, M., Omu, F.E., Kehinde, E.O., Anim, J.T., Oriowo, M.A., Omu, A.E., 2010. Lithium protects against toxic effects of cadmium in the rat testes. J. Assist. Reprod. Genet. 27, 469-476.
Ali, M.M., Murthy, R.C., Chandra, S.V., 1986. Developmental and longterm neurobehavioral toxicity of low-level in utero Cd exposure in rats. Neurobeh. Toxicol. Ter. 8, 463-468. Antonio, M.T., Benito, M.J., Leret, M.L., Corpas, I., 1998. Gestation administration of cadmium alters the neurotransmitter levels in newborn rat brains. J. Appl. Toxicol. 18, 83-88. Bielenichev, I.F., Kovalenko, S.I., Dunaiev, V.V., 2002. An-tyoksydanty: Suchasne uiavlennia, perspektyvy stvorennia [Antioxidants: Modern idea, the prospects of creating]. Liky 1, 25-29 (in Ukrainian). Brygadyrenko, V., Ivanyshyn, V., 2015. Changes in the body mass of Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae) and the granulometric composition of leaf litter subject to different concentrations of copper. Journal of Forest Science 61(9), 369-376.
Chaney, R.L., Ryan, J.A., Kukier, U., Brown, S.L., 2001. Heavy metal aspects of compost use. In: Stoffella, P.J., Khan, B.A. (ed.) Compost utilization in horticultural cropping systems. CRC Press LLC, Boca Raton. 324-359. Dubinina, E.E., Sal'nikova, L.J., Efimova, L.F., 1983. Aktiv-nost' i izofermentnyj spektr superoksiddismutazy jeritrocy-tov [Activity and isoenzyme spectrum of erythrocyte superoxide dismutase]. Lab. Delo 10, 30-33 (in Russian). El-Refaiy, A.I., Eissa, F.I., 2012. Protective effects of ascorbic acid and zinc against cadmium-induced histopathological, histochemical and cytogenetic changes in rats. Comunicata Scientiae 3(3), 162-180. El-Shahat, A.E., Gabr, A., Meki, A.R., Mehana, E.S., 2009. Altered testicular morphology and oxidative stress induced by cadmium in experimental rats and protective effect of simultaneous green tea extract. Int. J. Morphol. 27(3), 757-764. Ferreira, A.L.A., Machado, P.E.A., Matsubara, L.S., 1999. Lipid peroxidation, antioxidant enzymes and glutathione levels in human erythrocytes exposed to colloidal iron hydroxide in vitro. Braz. J. Med. Biol. Res. 32(6), 689-694. Fregoneze, J.B., Marinho, C.A., Soares, T., Castro, L., Sarmento, C., Cunha, M., Gonzalez, V., Oliveira, P., Nascimento, T., Luz, C.P., Santana, J.P., De-Oliveira, I.R., e-Castro-e-Silva, E., 1997. Lead (Pb2+) and cadmium (Cd2+) inhibit the dipsog-enic action of central beta-adrenergic stimulation by isopro-terenol. Braz. J. Med. Biol. Res. 30(3), 419-423. Gupta, R.S., Gupta, E.S., Dhakal, B.K., Thakur, A.R., Ahnn, J., 2004. Vitamin C and vitamin E protect the rat testes from
cadmium - induced reactive oxygen species. Mol. Cells 17(1), 132-139.
Gutij, B., 2013. Wplyw dodatkow paszowych Meweselu i Metifenu na poziom produktow peroksydacji lipidow w warunkach przewleklego zatrucia kadmem. Pasze Przemyslowe Slowe NR4, 24-26.
Hansen, K.H., Pedersen, A.J., Ottosen, L.M., Villumsen, A., 2001. Speciation and mobility in straw and wood combustion fly ash. Chemosphere 45, 123-128.
Honskyy, Y.I., Yastremskaya, S.O., Boychuk, B.R., 2001. Vik-ovi osoblyvostsi porushennya peroksydnoho okyslennya lipidiv i aktyvnosti enerhozabezpechuvalnyh fermentiv pry kadmiyeviy intoksykatsiyi [Age features breach of lipid per-oxidation and activity of enzymes in utility cadmium intoxication]. Medichna chimiya - Medical Chemistry 3(1), 16-19 (in Ukrainian).
Hutiy, B.V., 2012. Vplyv chlorydu kadmiyu na intensyvnist procesiv perekysnogo okisnenya lipidiv ta stan systemy an-tyoksydantnoho zahystu organizmu schuriv [Effect of cadmium chloride on the intensity of lipid peroxidation and an-tioxidant status of the body of rats]. Bulletin of Sumy National Agrarian University 7, 31-34 (in Ukrainian).
Hwang, D.F., Wang, L.C., 2001. Effect of taurine on toxicity of cadmium in rats. Toxicology 167(3), 173-180.
Kabata-Pendias, A., 2004. Soil-plant transfer of trace elements -an environmental issue. Geoderma 122, 143-149.
Koroljuk, M.A., Ivanova, L.I., Majorova, I.G., Tokarev, V.E., 1988. Metod opredelenija aktivnosti katalazy [The method for determining the activity of catalase]. Lab. Delo 1, 16-18 (in Russian).
Kulbachko, Y., Loza, I., Pakhomov, O., Didur, O., 2011. The zoological remediation of technogen faulted soil in the industrial region of the Ukraine Steppe zone. In: Behnassi, M. et al. (eds.), Sustainable agricultural development. Springer Science + Business Media, Dordrecht, Heidelberg, London, New York, 115-123.
Liu, J., Qian, S.Y., Guo, Q., Jiang, J., Waalkes, M.P., Mason, R.P., Kadiiska, M.B., 2008. Cadmium generates reactive oxygen- and carbon-centered radicalspecies in rats: Insights from in vivo spin-trappingstudies. Free Radic. Biol. Med. 45, 475-481.
Lu, J., Jin, T., Nordberg, G., Nordberg, M., 2005. Metal-lothionein gene expression in peripheral lymphocytes and renal dysfunction in a population environmentally exposed to cadmium. Toxicol. Appl. Pharmacol. 206, 150-156.
Massadeh, A.M., Al-Safi, S., 2005. Analysis of cadmium and lead: Their immunosuppressive effects and distribution in various organs of mice. Biol. Trace Elem. Res. 108, 279-286.
Pavan Kumar, G., Prasad, M.N.V., 2004. Cadmium-inducible proteins in Ceratophyllum demersum L. (a fresh water macrophyte): Toxicity bioassays and relevance to cadmium detoxification. B. Environ. Contam. Tox. 73(1), 174-181.
Peng, L., Huang, Y., Zhang, J., Peng, Y., Lin, X., Wu, K., Huo, X., 2015. Cadmium exposure and the risk of breast cancer in Chaoshan population of southeast China. Environ. Sci. Pol-lut. R. 22(24), 19870-19878.
Peng, L., Wang, X., Huo, X., Xu, X., Lin, K., Zhang, J., Huang, Y., Wu, K., 2015. Blood cadmium burden and the risk of nasopharyngeal carcinoma: A case-control study in Chinese Chaoshan population. Environ. Sci. Pollut. R. 22(16), 12323-12331.
Pereira, B., Costa-Rosa, L.F.B.P., Bechara, E.J.H., Newsholme, P., Curi, R., 1998. Changes in the TBARs content and superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase activities in the lymphoid organs and skeletal muscles of adrenodemedullated rats. Braz. J. Med. Biol. Res. 31(6), 827-833.
Rodriguez, E.M., Bigi, R., Medesani, D.A., Stella, V.S., Greco, L.S.L., Moreno, P.A.R., Monserrat, J.M., Pellerano, G.N.,
Ansaldo, M., 2001. Acute and chronic effects of cadmium on blood homeostasis of an estuarine crab, Chasmagnathus granulata, and the modifying effect of salinity. Braz. J. Med. Biol. Res. 34(4), 509-518.
Salvatori, F., Talassi, C.B., Salzgeber, S.A., Sipinosa, H.S., Bernardi, M.M., 2004. Embryotoxic and long-term effects of cadmium exposure during embryogenesis in rats. Neuro-toxicol. Teratol. 26, 673-680.
Song, J., Zhao, F.J., Luo, Y.M., McGrath, S.P., Zhang H., 2004. Copper uptake by Elsholtzia splendens and Silene vulgaris and assessment of copper phytoavailability in contaminated soils. Environ. Pollut. 128, 307-315.
Tsvetkova, N.M., Pakhomov, O.Y., Serdyuk, S.M., Yakyba, M.S., 2016. Biologichne riznomanittja Ukrajiny. Dnipropetrovs'ka oblast'. Grunty. Metaly u gruntah [Biological diversity of Ukraine. The Dnipropetrovsk region. Soils. Metalls in the soils]. Lira, Dnipropetrovsk (in Ukrainian).
Uetani, M., Kobayashi, E., Suwazono, Y., Okubo, Y., Honda, R., Kido, T., Nogawa, K., 2005. Selenium, cadmium, zinc,
copper, and iron concentrations in heart and aorta of patients exposed to environmental cadmium. B. Environ. Contam. Tox. 75(2), 246-250.
Vlizlo, V.V., Fedoruk, R.S., Ratych, I.B., 2012. Laboratorni me-tody doslidzhen u biolohiyi, tvarynnytstvi ta veterynarniy me-dytsyni [Laboratory methods of investigation in biology, stock-breeding and veterinary]. Spolom, Lviv (in Ukrainian).
Vucic, V., Isenovic, E.R., Adzic, M., Ruzdijic, S., Radojcic, M.B., 2006. Effects of gamma-radiation on cell growth, cycle arrest, death, and superoxide dismutase expression by DU 145 human prostate cancer cells. Braz. J. Med. Biol. Res. 39(2), 227-236.
Watjen, W., Beyersman, D., 2004. Cadmium-induced apoptosis in C6 glioma cells: Influence of oxidative stress. Biometal 17, 65-78.
Hadiümna do редкonегiï 11.02.2016
