CC BY
15
АктуальН проблеми сучасно! медицины
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА ТА Б1ОЛОГ1Я
DOI 10.31718/2077-1096.19.2.103
УДК 616.33-018.25:615.916-036.12:546.16./33]-007:615.246.2]-092.9 Акмов О.6., Мщенко А.В., Костенко В.О.
КОРЕКЦ1Я ОКСИДАТИВНОГО СТРЕСУ В СЛИЗОВ1Й ОБОЛОНЦ1 ШЛУНКА ЩУР1В ЕНТЕРОСОРБЕНТАМИ Р1ЗНИХ КЛАС1В ЗА УМОВ ХРОН1ЧНО1 Н1ТРАТНО-ФТОРИДНО11НТОКСИКАЦП
УкраТнська медична стоматолопчна академiя м. Полтава
В деяких регонах Укра)ни еколог'чна ситуа^я е загрозливою для життед'яльностi людей та тва-рин. В регонах ¡з розвинутим сльським господарством можливе надлишкове надходження нiтратiв до орган'зму людини та тварин i3 продуктами харчування та питною водою. Водночас в регонах i3 розвинутою хiмiчною та металург'1йною (особливо виробництво алюмМю) промисловютю можливе додаткове забруднення питно) води надлишковою кшькютю фторидiв. Таким чином, не виключеним е одночасне надлишкове надходження до орган'зму нiтратiв та фторид'т. Метою дано)' роботи е визначення впливу суспензiй нанодисперсного оксиду кремнiю, карболайну та лгнну гiдролiзного на продук^ю супероксидного анон-радикалу (О2 ), активнсть антиоксидантних ферментiв, вмст ок-синомодифкованих бшюв та концентра^ю первинних продукт'т перекисного окиснення лШд'т (ПОЛ). Матерiали та методи. Вс/ бiохiмiчнi досл'дження проводились в 10% гомогенатi слизовоi оболонки шлунка щур'т. В ходi досл'дження визначали активностi супероксиддисмутази, каталази, вмсту д'енових кон'югат'в, октад'енових кон'югат'в, тр1'енових кон'югат'в, вмсту окисно-модифкованих б'шк'т (ОМБ) та О2. Результати. Хрончна нiтратно-фторидна iнтоксикацiя при-зводить до збльшення базово) продукци О2 iз одночасним зниженням активностей СОД та каталази. Вмст первинних продукт'т ПОЛ та ОМБ збльшуеться в умовах хроычно')' iнтоксикацИ За-стосування суспензiй ентеросорбент'т знижуе продук^ю О2, в'дновлюе функцонування антиоксидантних ензим'т, знижуе вмст первинних продукт'т ПОЛ та ОМБ. Висновки. Хрончна штратно-фторидна призводить до оксидативного ушкодження фосфол/'п/'д/'в бiологiчних мембран та блко-вих структур слизовоi оболонки шлунка. Суспензii нанодисперсного оксиду кремнiю, карболайну та лгнну е ефективними засобами для корекци оксидативного ушкодження слизовоi оболонки шлунка за умов хроычно')' нтратно-фторидно)' '¡нтоксикацИ.
Ключов1 слова: оксидативний стрес, нанодисперсний оксид кремнию, карболайн, л1гн1н, нпратно-фторидна 1нтоксикац1я Робота е фрагментом iнiцiативноi' НДР «Роль активних форм кисню, системи оксиду азоту та транскрипцiйних факторiв у меха^змах патологiчного системогенезу» (№ держреестрацп 0114U004941)
Вступ шлунка такого бюлопчного медiатору, як оксид
В деяких регюнах УкраТни еколопчна ситуашя азоту (NO) [2, 3].
■ - Ми встановили, що використання таких енте-
е загрозливою для жит^яльносп людей та mn иыапиоплп, ип^рыаппи '™АС.С
с ■ ■ рособенпв як: нанодисперсний оксид кремшю,
тварин. В регюнах i3 розвинутим стьським гос- ^ к . ■ ■ ^
карболайн та л^нш е ефективним методом ко-подарством можливе надлишкове надходження к " лмп.п о оц^ут™™ ™
. . м . м рекцп надлишково' продукци оксиду азоту та йо-
нггра^в до оргашзму людини та тварин iз проду- ^ Jp ^ 3 ^3
ктами харч ува^я ту питною водоЮр Водночасв то ЮМОСЛ г4о35л/ивого метаболiту, пероксин"ри-
регiонах iз розвинутою хiмiчною та металургш- ту (и ) - ]. .
/с «г ■ ■ % На даний час не встановлена ефективнють
ною (особливо виробництво алюмшш) промис- напии чао ПС Doianurnicno с^смпошкт
. ^ м к ' v описаних вище сорбентiв в корекцi' процесiв
ловiстю можливе додаткове забруднення питно' „„„ ^ ^ ^ м ^.
. X3 -г ПОЛ та оксидативного стресу за умов хронмного
води надлишковою ктшстю фторидт. Таиш Надлиш ковога надходження н пра^в та фтори^в чином, не виключеним е одночасне надлишкове . ^ ^
. до oрганiзму людини та ссавшв.
^одж^я до оргашз му бiтрат ш та с^то^дЩи д Метою да тТроботи е мзначення впливу су-
В наших попередых роботах ми встановили, ^ 3 3
^ ■ спензiй нанодисперсного оксиду кремшю, кар-
що нiтрати та фториди здатш викликати ушко- к . . . 3 ^ ^
д>оенн5р слизовоф oбPoHCoнкИC шлунка ида за ро- болайну та л| гHiHУ «-■cP|HкCн■i3н0г0 ^ продукцш _ су-
I- пероксидного анюн-радикалу (О2 ), активнiсть хунок розвитку оксидативного стресу та послн ^ н ^ « * v 2
дуючого переки сногоокиснен^ (1НОЛ) [1]. фнти0ккиcíанбтниx ферментт, вмic^ оксиромоди-
ы к фiкoваниx бтш та кoнцентрацiю первинних
Нами було встановлено ключову роль в розвит- ^ i пол
ку оксидативного стресу в слизовш oбoлoнцi пр дуктiв .
В1СНИК Украгнська медична стоматологгчна академхя
Матерiали та методи
Дослщження проведено на 63 щурах лжи «Вютар», яких утримували за стандартних умов BiBap^. Тварини були розподтеш на 5 груп. Група I - 10 тварин, отримувала внутршньо-шлунково 1 мл фiзiологiчного розчину щоденно протягом 30 дiб. Група II - 15 тварин, отримувала розчини штрату та фториду натрш i3 розра-хунку 500 мг/кг нiтрату та 10 мг/кг фториду на-трш, з метою моделювання хрошчно'Т штратно-фторидно'Т штоксикацп [2]. Група III - 10 тварин, на фош моделювання хрошчно'Т штратно-фторидно'Т штоксикацп отримувала суспензiю нанодисперсного оксиду кремню iз розрахунку 100 мг/кг. Група IV - 13 тварин, на фош моделювання хрошчно'Т штратно-фторидно'Т iнтоксикацiТ' отримувала суспензiю препарату на основi акти-вованого вугiлля та волокон АУТ-М (Карболайн) iз розрахунку 100 мг/кг. Група V - 15 тварин, на фош моделювання хрошчно'Т штратно-фторидно'Т штоксикацп отримувала суспензш препарату на основi л^ншу гiдролiзного iз розрахунку 100 мг/кг. У якост суспензiй-утворювача використо-вувався полiетилен оксид-400. Тварин виводили з експерименту пщ тiопенталовим наркозом шляхом забору кровi iз серця. Всi машпуляцп iз лабораторними тваринами проводились вщпо-вiдно до вимог комiтету з бюетики Укра'Тнсько'Т медичноТ' стоматолопчно'Т академп.
Всi бiохiмiчнi дослiдження проводились в 10% гомогенат слизово'Т оболонки шлунка щурiв. Ви-
значення активностi супероксиддисмутази (СОД), каталази, вмюту дieнових кон'юга^в (ДК), октадieнових кон'югатiв (ОДК), трieнових кон'югатiв та вмiсту окисно-модифкованих бтюв (ОМБ) проводилось згiдно методичних рекомен-дацiй [6]. Визначення базовоТ продукцп О2- проводилось за методикою О.1. Цебржинського [7].
Отриманi результати поддавались статистич-нiй обробцi iз використанням критерiю Манна-Уiтнi. Рiзницю вважали статистично значущою при р<0,05.
Результати та обговорення
Хронiчна штратно-фторидна iнтоксикацiя призводить до збiльшення базовоТ продукцп' О2-iз одночасним зниженням активностей сОд та каталази (Таб.1). Застосування суспензш енте-росорбентiв знижуе продукцiю О2- та вiдновлюe функцюнування антиоксидантних ензимiв. Фто-риди здатш збiльшувати продукцiю О2- шляхом впливу на мiтохондрiальнi електроно-транспортнi ланцюги (ЕТЛ) та на мiкросомальнi ЕТЛ [8, 9]. Також юни фтору здатш блокувати юни металiв в активних центрах фермен^в ан-тиоксидантноТ системи. Нiтрати, пiсля Тх вщнов-лення до N0, здатнi регулювати продукцiю О2-вiд мiкросомального та мiтохондрiального ЕТЛ [10, 11, 12]. Проте, при збтьшенш концентрацiТ N0, який походить iз нiтрат-нiтрит редуктазного компоненту циклу N0, навпаки продук^я О2- вiд мiкросомального та мiтохондрiального ЕТЛ зро-стае [1, 3].
Таблиця 1.
Продукц1я супероксидного анюн-радикала та активнють антиоксидантних фермент/в в слизовй оболонц шлунка щур1в в умовах хрон1чноГ н1тратно-фторидноГ¡нтоксикацп та при корекцп ентеросорбентами р1зних клас1в (М±т).
Показники Групи
Група I Група II Група III Група IV Група V
Базова продук^я О2-, нмоль/с на г 0,4±0,01 1,18±0,01* 0,86±0,01** 0,93±0,02** 0,92±0,03**
Активнють СОД, у.о. 0,73±0,14 0,33±0,02* 1,04±0,19** 0,75±0,04** 0,78±0,07**
Активнють каталази, нкат/г 204±4 136±10* 250±3** 256±21** 254±24**
- pi3HUця статистично значуща в'дносно Групи I (p<0,05)
- pi3HUця статистично значуща eidHOCHO Групи II (p<0,05)
Таблиця 2.
Показники перекисного окиснення лiпiдiв в слизовiй оболонц шлунка щурiв в умовах хронiчноi' нiтратно-фторидноi'штоксикацп та при корекцп ентеросорбентами рiзних клаав (M±m).
Показники Групи
Група I Група II Група III Група IV Група V
Вмiст ДК, мкмоль/л гомогенату 0,249±0,004 0,28±0,003* 0,243±0,007** 0,263±0,002** 0,237±0,003**
Вмiст ОДК, мкмоль/л гомогенату 0,295±0,003 0,352±0,013* 0,298±0,002** 0,287±0,004** 0,329±0,002
Вмют ТК, мкмоль/л гомогенату 0,155±0,002 0,184±0,005* 0,157±0,001** 0,160±0,005** 0,162±0,004**
Вмют ОМБ, у.о. 0,052±0,003 0,094±0,002* 0,060±0,006** 0,075±0,002** 0,061±0,008**
* - рiзниця статистично значуща вiдносно Групи I (p<0,05) ** - рiзниця статистично значуща вiдносно Групи II (p<0,05)
Хрошчна штратно-фторидна штоксика^я збн льшуе концентрацш ДК на 12,4% (Таб.2), конце-нтра^я ОДК збтьшуеться на 19,3%, концентра-^я ТК збтьшуеться на 18,7%. Вмют ОМБ збтьшуеться на 80,8%. Таким чином в слизовш обо-лонц шлунка збтьшуеться штенсивнють ПОЛ, про що свщчить накопичення первинних продук-
^в ПОЛ (ДК, ОДК, ТК). Разом iз тим зростання концентрацп оМб свщчить про розповсюдження процесу не ттьки на бюлопчш мембрани, а й на iншi полiмернi структури тканини.
Суспензiя нанодисперсного оксиду кремшю знижуе вмют первинних продук^в ПОЛ: вмют ДК знижуеться на 13,2%, вмют ОДК на 15,3%, вмют
АктуальН проблеми сучасно!' медицины
ТК на 14,6%. Концентра^я ОМБ знижуеться на 36,2%.
Суспензiя карболайну знижуе вмют первинних продукпв ПОЛ: вмют ДК знижуеться на 6,1%, вмют ОДК на 18,5%, вмют ТК на 13%. Кон-центра^я ОМБ знижуеться на 20%.
Суспензiя л^ншу гiдролiзного знижуе вмiст первинних продукпв ПОЛ: вмiст ДК знижуеться на 15,4%, вмют ОДК на 6,5%, вмют ТК на 12%. Концентра^я ОМБ знижуеться на 36%.
Мехашзмом, який лежить в основi позитивного ефекту дослщжуваних суспензш, е адсорб^я надлишкових iонiв фтору та штрат-юшв. В наших попередшх дослiдженнях було встановле-но, що дослщжуваш сорбенти мають рiзну аф-фiннiсть щодо адсорбцп' нiтратiв та фтори^в [4, 5, 13]. Проте, незважаючи на рiзний вплив на цикл оксиду азоту, дослщжуваш сорбенти ефек-тивно зменшують вмiст первинних продук^в ПОЛ та маркеру ушкодження бiлкiв.
Висновки
Хронiчна нiтратно-фторидна призводить до оксидативного ушкодження фосфолт^в бюло-гiчних мембран та бiлкових структур слизово'Т оболонки шлунка.
СуспензГТ нанодисперсного оксиду кремшю, карболайну та л^ншу е ефективними засобами для корекцп оксидативного ушкодження слизово'Т оболонки шлунка за умов хрошчно'Т штратно-фторидно'Т штоксикацп.
Лтература
1. Akimov OYe, Mischenko AV, Kostenko VA Generatsiya svobodnykh radikalov i protsessy peroksidnogo okisleniya lipidov v slizistoy obolochke zheludka krys v usloviyakh sochetannoy nitratnoy i ftoridnoy intoksikatsii [Free radical generation and lipid peroxidation processes in the gastric mucosa of rats under conditions of combined nitrate and fluoride intoxication]. Bulletin AGIUV. 2016;3:42-46. (Russian)
2. Akimov OYe, Kostenko VO. Functioning of nitric oxide cycle in gastric mucosa of rats under excessive combined intake of sodium nitrate and fluoride. J. Ukr. Biochem. 2016;88(6):70-75. doi:
10.
11.
12.
13.
Akimov OYe, Kostenko VO. Superoxide and peroxynitrite production in gastric mucosa of rats under combined nitrate-fluoride intoxication. Journal of Grodno State Medical University. 2018; 16(6):730-734. doi:
Akimov OYe, Mischenko AV, Kostenko VA Vliyaniye suspenzii nanodispersnogo kremnezoma na funktsionirovaniye tsikla oksida azota v slizistoy obolochke zheludka krys pri sochetannoy nitratnoy i ftoridnoy intoksikatsii [The effect of nanodispersed silica suspension on the functioning of the nitric oxide cycle in the gastric mucosa of rats with combined nitrate and fluoride intoxication]. Medical Journal BMDU. 2017;1:40-44. (Russian) Akimov OYe, Kostenko VO. Vplyv riznykh karbonovykh sorbentiv na funktsionuvannya tsyklu oksydu azotu v slyzoviy obolontsi shlunka shchuriv za umov poyednanoyi nitratno-ftorydnoyi intoksykatsiyi [Influence of various carbonic sorbents on the functioning of the nitrogen oxide cycle in the mucous membrane of the stomach of rats under conditions of combined nitrate fluoride intoxication]. Actual problems of modern medicine: Bulletin of the Ukrainian Medical Stomatological Academy. 2017;17(2):5-8. (Ukrainian)
Kaydashev IP, editor. Metody klinichnykh ta eksperymental'nykh doslidzhen' v medytsyni [Methods of clinical and experimental research in medicine]. Poltava; 2003. 320 p. (Ukrainian). Kostenko VO, Tsebrzhins'kii OI. Produktsiya superoksydnoho anion-radykala ta oksydu azotu u tkanyni nyrok pislya khirurhichnoho vtruchannya [Production of superoxide anion radical and nitric oxide in renal tissues sutured with different surgical suture material]. Fiziol Zh. 2000; 46(5):56-62. (Ukrainian). Shuhua X, Ziyou L, Ling Y, Fei W, Sun G. A Role of Fluoride on Free Radical Generation and Oxidative Stress in BV-2 Microglia Cells. Mediators Imflamm. 2012:102954. doi: 10.1155/2012/102954..
Fina BL, Lombarte M, Rigalli JP, Rigalli A. Fluoride increases superoxide production and impairs the respiratory chain in ROS 17/2.8 osteoblastic cells. PLOS ONE. 2014;9(6):e100768. doi: 10.1371/journal.pone.0100768.
Bouaziz-Ketata H, Salah GB, Salah HB, Marrekchi R, Jamoussi K, Boudawara T, Fakhfekh F, Zeghal N. Nitrate-induced Biochemical and Histopathological Changes in the Liver of Rats: Ameliorative Effect of Hyparrhenia hirta. Biomed Environ Sci. 2014;27(9):695-706. doi: 10.3967/bes2014.105.
Romero-Puertas MC, Sandalio LM. Nitric oxide level is self-regulating and also regulates its ROS Partners. Front. Plant. Sci. 2016;7:316. doi: 10.3389/fpls.2016.00316.
Yang T, Peleli M, Zollbrecht C, Giulietti A, Terrando N, Lundberg JO, Weitzberg E, Carlstrom M. Inorganic nitrite attenuates NADPH oxidase-derived superoxide generation in activated macrophages via a nitric oxide-dependent mechanism. Free Radic. Biol. Med. 2015;83:159-66. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.02.016. Akimov OYe, Kovalova IO, Kostenko VO. Vliyaniye enterosorbentov na metabolizm arginina i protsessy peroksidnogo okisleniya lipidov v krovi krys v usloviyakh khronicheskoy sochetannoy intoksikatsii nitratom i ftoridom natriya [ Influence of enterosorbents on arginine metabolism and lipid peroxidation processes in rats blood under conditions of chronic combined intoxication with nitrate and sodium fluoride]. Bulletin AGIUV. 2016;3:37-41. (Russian).
Реферат
КОРРЕКЦИЯ ОКСИДАТИВНОГО СТРЕССА В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ ЖЕЛУДКА КРЫС ЭНТЕРОСОРБЕНТАМИ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОЙ НИТРАТНО-ФТОРИДНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ Акимов О.Е., Мищенко А.В., Костенко В.А.
Ключевые слова: оксидативный стресс, нанодисперсный оксид кремния, карболайн, лигнин, нитратно-фторидная интоксикация В некоторых регионах Украины экологическая ситуация является угрожающей для жизнедеятельности людей и животных. В регионах с развитым сельским хозяйством возможно избыточное поступление нитратов в организм человека и животных с продуктами питания и питьевой водой. В то же время в регионах с развитой химической и металлургической (особенно производство алюминия) промышленностью возможно дополнительное загрязнение питьевой воды избыточным количеством фторидов. Таким образом, не исключено одновременное избыточное поступление в организм нитратов и фторидов. Целью данной работы является определение влияния суспензий нанодисперсного оксида кремния, карболайна и лигнина гидролизного на продукцию супероксидного анион-радикала (О2), активность антиоксидантных ферментов, содержание окислительно-модифицированных белков и концентрацию первичных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ). Материалы и методы. Все биохимические исследования проводились в 10% гомогенате слизистой оболочки желудка крыс. В ходе исследования определяли активности супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, содержание диеновых конъюгатов, октадиенових конъюгатов, триенових конъюгатов, содержания окислительно-модифицированных белков (ОМБ) и О2-. Результаты. Хроническая нитратно-фторидная интоксикация приводит к увеличению базовой продукции О2- с одновременным снижением активностей СОД и ка-талазы. Содержание первичных продуктов ПОЛ и ОМБ увеличивается в условиях хронической инток-
3
4
5
6
7
8
9
В1СНИК Украхнська медична стоматологгчна академя
сикации. Применение суспензий энтеросорбентов снижает продукцию О2-, восстанавливает функционирование антиоксидантных ферментов, снижает содержание первичных продуктов ПОЛ и оМб. Выводы. Хроническая нитратно-фторидная приводит к оксидативному повреждению фосфолипидов биологических мембран и белковых структур слизистой оболочки желудка. Суспензии нанодисперсного оксида кремния, карболайна и лигнина являются эффективными средствами для коррекции оксида-тивного повреждения слизистой оболочки желудка в условиях хронической нитратно-фторидной интоксикации.
Summary
CORRECTION OF OXIDATIVE STRESS IN GASTRIC MUCOSA OF RATS BY ENTEROSORBENTS OF DIFFERENT CLASSES DURING CHRONIC NITRATE FLUORIDE INTOXICATION Akimov O.Ye., Mishchenko A.V., Kostenko V.O.
Key words: oxidative stress, nanosized silicon oxide, carboline, lignin, nitrate-fluoride intoxication.
In some regions of Ukraine, the environmental conditions can be considered as threatening for the life of people and animals. There has been reported excessive accumulation of nitrates in the bodies of humans and animals with food and drinking water in regions with developed agriculture. At the same time, in regions with developed chemical and metallurgical (especially aluminium production) industries, additional contamination of drinking water with excess fluoride has been found out to take place. Thus, simultaneous excess intake of nitrates and fluorides into the human body cannot be excluded. The purpose of this work is to determine the effect of nanosized silica, Carboline and hydrolytic lignin suspensions on the production of superoxide anion radical (О2), the activity of antioxidant enzymes, the content of oxidative-modified proteins and the concentration of primary products of lipid peroxidation (POL). Materials and methods. All biochemical studies were carried out in 10% gastric mucosa homogenates of the rats. The study assessed the activity of superoxide dismutase (SOD), catalase, content of diene conjugates, octadiene conjugates, trien conjugates, the content of oxidative-modified proteins (OMP) and О2- production. Results. Chronic nitrate-fluoride intoxication leads to an increase in the basic О2- production with a simultaneous decrease in the activities of SOD and catalase. The content of primary POL and OMB increases during chronic intoxication. Usage of enterosorbent suspensions reduces О2- production, restores functioning of antioxidant enzymes, lowered the content of primary POL and OMP. Conclusions. Chronic nitrate-fluoride intoxication leads to oxidative damage to the phospholipids of biological membranes and the protein structures of the gastric mucosa. Suspensions of nanosized silicon oxide, carboline and lignin are effective means for correcting oxidative damage to the gastric mucosa during chronic nitrate-fluoride intoxication.
