Магниевый баланс в организме при экспериментальном панкреатите у крыс с исходной нормо- и гипомагнигистией Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 616.37-002-092.4:546.46

МАГНИЕВЫЙ БАЛАНС В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПАНКРЕАТИТЕ У КРЫС С ИСХОДНОЙ НОРМО- И ГИПОМАГНИГИСТИЕЙ

Л.Н. Рогова, Н.В. Григорьева, Т.И. Шепелева, М.В. Ермак, В.С. Егорова

ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра патофизиологии, клинической патофизиологии, кафедра патологической анатомии

У крыс с исходной нормо- и гипомагнигистией моделировали панкреатит. В тканях, полученных через семь суток с момента моделирования, выявлены морфологические признаки панкреатита. У экспериментальных животных с исходной нормогистией на фоне панкреатита определялось некоторое уменьшение содержания магния в эритро-цитарной массе из подключичного, портального коллекторов и нижней полой вены и увеличение его потерь с мочой. У крыс с исходной гипомагнигистией выявлялось увеличение концентрации магния в плазме и эритроцитарной массе крови из разных коллекторов, а также увеличение его потерь с мочой.

Ключевые слова: нормомагнигистия, гипомагнигистия, экспериментальный панкреатит, магний плазмы, магний в эритроцитарной массе.

DOI 10.19163/1994-9480-2019-1 (69)-108-111

MAGNESIUM BALANCE IN THE BODY IN EXPERIMENTAL PANCREATITIS IN RATS WITH NORMAL AND LOW LEVELS OF MAGNESIUM CONTENT

IN ERYTROCYTE MASS

L.N. Rogova, N.V. Grigor'eva, T.I. Shepeleva, M.V. Ermak, V.S. Egorova

FSBEI HE «Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation, Department of pathophysiology, clinical pathophysiology, Department of pathological anatomy

Pancreatitis was modeled in rats with the initial normal and low concentration of magnesium in the erythrocyte mass. Morphological signs of pancreatitis were revealed in the tissues obtained seven days after the modeling. Slight decrease of magnesium content in erythrocyte mass from subclavian and portal collectors and vena cava inferior and increase of its losses with urine was determined in experimental animals with the normal level of magnesium against the background of the pancreatitis. Increasing concentration of magnesium in plasma and erythrocyte mass of blood from different collectors, as well as increasing its losses in the urine in rats with a low initial intracellular magnesium content.

Key words: normal and low intracellular magnesium concentration, experimental pancreatitis, plasma magnesium, magnesium in erythrocyte mass.

Макро- и микроэлементы в большинстве своем относятся к группе эссенциальных элементов, во многом определяющих важнейшие параметры гомеокинеза. Среди макроэлементов особую роль играют кальций и магний. Кальций ингибирует тропониновую репрессию в мышечной ткани, регулирует синтез и высвобождение различных биологически активных веществ, активирует фосфолипа-зу, протеазу, эндонуклеазу, ферменты дыхательной цепи, во взаимодействии с магнием регулирует сосудистый тонус и др. Магний выступает как функциональный антагонист кальция, способствуя лучшему усвоению кальция, поддержанию электрогенного потенциала мембран. Магний необходим для выработки белков, расщепления глюкозы, усвоения витамина В1, В6, активирует более 300 ферментов энергообразования и энергопотребления. Одним из важнейших звеньев регенерации является формирование временных магниевых каналов и вхождение магния в клетку [2-4]. Баланс макроэлементов в организме зависит от динамического взаимодействия между всасыванием из химуса и секрецией в химус, перераспределением из подвижного и

стабильного пулов макроэлементов в кровь и ткани и их почечной экскреции. Ключевым звеном в балансе является рециркуляция на уровне ЖКТ и нефрона.

Установлено, что значительное число индивидуумов в популяции, особенно в зрелом возрасте, характеризуется разной степенью выраженности гипомагнигистии, что определенно влияет на механизмы развития патологии.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определить уровень кальция и магния в крови из разных регионов и суточном объеме мочи у крыс с экспериментальным панкреатитом у крыс с исходной нормо- и гипомагниемией.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты выполнены на 38 половозрелых крысах линии Вистар под рометаром (согласно инструкции). Для моделирования гипомагнигистии и спол ьзовали гипомагниевую диету. Перед началом эксперимента у крыс получали кровь из подключичной вены и в эритроцитарной массе определяли содержание магния. По уровню внутриклеточного

магния крыс поделили на две группы: с исходной нормомагнигистией и гипомагнигистией (менее 1,4 ммоль/л). В свою очередь, каждую группу еще раз поделили на три подгруппы: опытную, контрольную и исходную. В опытной подгруппе панкреатит моделировали по методу Криворот А.С. (2002), путем механической травмы поджелудочной железы, с последующим послойным ушиванием операционной раны. В контрольной подгруппе выполняли те же манипуляции, что и в опытной, но не повреждали железу. В исходной серии у интактных крыс после анестезии кровь забирали кровь из подключичной, портальной и нижней полой вены, а также кусочек ткани поджелудочной железы.

Через семь суток с момента моделирования кровь получали из подключичной, портальной и нижней полой вены. Концентрация магния в крови из портальной вены отражает баланс между секрецией в химус тканями начального отдела тонкой кишки и из химуса в кровь. В свою очередь, концентрация магния в крови из нижней полой вены также показывает результирующий эффект между экскрецией магния и его всасыванием из химуса толстой кишки. Содержание магния в эритроци-тарной массе позволяет оценить депо подвижного пула крови. Концентрация магния в плазме крови, полученной из разных кровеносных коллекторов, в большей степени отражает перераспределительные механизмы. Уровень магния в суточном объеме мочи - также результирующая аккумуляции или выведения, потери его из организма.

В это же время для морфологического исследования забирали пробы тканей поджелудочной железы с последующей фиксацией и окраской срезов гематоксилин-эозином. Содержание магния в плазме и суточном объеме мочи определяли с использованием реактивов фирмы «Витал», а его уровень в эритроцитарной массе измеряли по реакции с титановым желтым [1].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенное исследование показало, что при окраске гематоксилином и эозином ткань поджелудочной железы представлена дольками, располагающимися среди жировой клетчатки и разделенными соединительнотканными прослойками различной ширины. В ткани железы четко различимы экзокринная и эндокринная части. Экзокрин-ная часть представлена панкреатическими ацину-сами и протоками, эндокринная часть представлена островками Лангерганса. В интерстиции поджелудочной железы отмечается выраженное полнокровие сосудов, отек, очаговые кровоизлияния, диффузная инфильтрация лимфоцитами, гистиоцитами, плазматическими клетками, местами -эозинофилами и единичными нейтрофилами. В отдельных участках интерстиция имеются очаговые

разрастания грануляционной ткани. Анализ морфологических изменений в поджелудочной железе показывает, что выбранная модель позволяет смоделировать экспериментальный панкреатит.

Полученные величины показателей уровня магния в биологических средах у крыс с исходной нормо- и гипомагнигистией представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1

Содержание магния в средах организма при экспериментальном панкреатите у крыс с исходной нормогистией, ммоль/л

Биологические среды Исходное состояние Контроль р Пан-креа-тит р1 р2

Подключичная вена, эр. масса 1,51 ± 0,07 1,20 ± 0,11 <0,0 5 1,30 ± 0,17 >0,1 >0,1

Портальная вена, эр. масса 1,32 ± 0,06 1,21 ± 0,10 >0,1 1,18 ± 0,11 >0,1 >0,1

Нижняя полая вена, эр. масса 1,47 ± 0,15 1,25 ± 0,07 >0,1 1,23 ± 0,14 >0,1 >0,1

Подключичная вена, плазма 0,97 ± 0,03 0,81 ± 0,04 >0,1 0,96 ± 0,04 >0,1 >0,1

Портальная вена, плазма 0,93 ± 0,03 0,77 ± 0,02 >0,1 0,99 ± 0,09 >0,1 >0,1

Нижняя полая вена, плазма 1,12 ± 0,01 0,94 ± 0,5 >0,1 1,19 ± 0,04 >0,1 >0,1

Суточный объем мочи 0,16 ± 0,03 0,09 ± 0,12 >0,1 0,16 ± 0,03 >0,1 <0,05

Примечание. Р - достоверность различий между исходным состоянием и контролем; р1 - между панкреатитом и исходным состоянием; р2 - между панкреатитом и контролем.

У крыс с исходной нормогистией в эритроци-тарной массе, полученной из подключичной вены, уровень магния в исходном состоянии составлял (1,51 ± 0,07) ммоль/л, в контрольной серии уменьшался до (1,20 ± 0,11) ммоль/л (р < 0,05), при панкреатите выявлялась тенденция к уменьшению концентрации по отношению к исходному состоянию - (1,30 ± 0,17) ммоль/л (р > 0,1).

При этом в эритроцитах крови из портальной вены содержание магния в исходном состоянии было на уровне (1,32 ± 0,06) ммоль/л, в контроле (1,21 ± 0,10) ммоль/л (р > 0,1), при панкреатите (1,18 ± 0,11) ммоль/л (р > 0,1 к исходному и контрольному состоянию соответственно).

В эритроцитарной массе, полученной из крови нижней полой вены, в исходном состоянии и контрольной серии уровень магния составлял (1,47 ± 0,16) и (1,25 ± 0,07) ммоль/л соответственно (р > 0,1). На фоне панкреатита его концентрация значимо не изменялась (1,23 ± 0,14) ммоль/л (р > 0,1; р > 0,1 соответственно).

Одновременно в плазме крови из подключичной вены в исходном состоянии уровень магния у крыс с исходной нормомагнигистией составлял (0,97 ± 0,03) ммоль/л, в контроле (0,81 ± 0,04) ммоль/л (р > 0,1), при панкреатите (0,96 ± 0,04) ммоль/л (р > 0,1; р > 0,1 соответственно).

В плазме крови из портальной вены его содержание в исходном состоянии было (0,93 ± 0,03) ммоль/л, в контроле (0,77 ± 0,02) ммоль/л (р > 0,1), при панкреатите (0,99 ± 0,09) ммоль/л (р > 0,1; р > 0,1 соответственно).

В плазме из нижней полой вены в исходном состоянии концентрация изучаемого макроэлемента определялась на уровне (1,12 ± 0,01) ммоль/л, в контрольной серии (0,94 ± 0,5) ммоль/л, при панкреатите (1,19 ± 0,04) ммоль/л (р > 0,1; р > 0,1 соответственно).

В то же время в суточном объеме мочи у крыс в исходном состоянии уровень магния составлял (0,16 ± 0,03) ммоль/л, в контроле (0,09 ± 0,12) ммоль/л

У крыс с гипомагнигистией в исходном состоянии содержание магния в эритроцитарной массе крови, полученной из подключичной вены, составляло (1,20 ± 0,03) ммоль/л, в контрольной серии (1,28 ± 0,05) ммоль/л (р > 0,1). При панкреатите его уровень увеличивался до (1,77 ± 0,07) ммоль/л (р < 0,01 ; р < 0,01 по отношению к исходу и контролю).

При этом в эритроцитах крови из портальной вены в исходной и контрольной сериях уровень магния определялся на уровне (1,41 ± 0,04) и (1,40 ± 0,08) ммоль/л соответственно (р > 0,1). При панкреатите его концентрация возрастала до (1,73 ± 0,07) ммоль/л (р < 0,01; р < 0,01 по отношению к исходу и контролю).

(р < 0,1), при панкреатите (0,16 ± 0,03) ммоль/л (р < 0,05 по отношению к контролю).

Анализ результатов исследования - величин п о ка зателей магния в крови из разных регионов показывает, что в исходном состоянии у крыс с нормомагнигистией наименьшая концентрация магния отмечается в эритроцитарной массе крови, полученной из портальной вены. Это свидетельствует о наиболее интенсивных перераспределительных процессах в тканях непарных органов брюшной полости, включая регион тонкой кишки и поджелудочной железы. Мобилизация магния из эритроцитарной массы сопровождается его высокой концентрацией в плазме крови из разных регионов с одновременным высоким уровнем потерь с мочой, ка к в исходном состоянии, так и панкреатите. Панкреатит в условиях исходной нормомагнигистии сопровождается некоторым опустошением эритроци-тарного пула, в большей степени в эритроцитарной массе из портальной и нижней полой вен. Уровень магния в крови из этих коллекторов, отражающих баланс между секрецией в химус и резорбцией из него в кровь как из тонкой кишки, так и толстой кишки, сдвигается в сторону усиления потерь из орган изма через ткани ЖКТ.

В эритроцитарной массе крови из нижней полой вены содержание магния в исходном состоянии и контроле было (1,11 ± 0,08) и (1,32 ± 0,08) ммоль/л, соответственно (р > 0,1). На фоне панкреатита его концентрация увеличилась до (1,54 ± 0,09) ммоль/л (р < 0,01; р < 0,01 по отношению к исходу и контролю).

Одновременно в плазме крови из подключичной вены содержание изучаемого макроэлемента в исходном состоянии составляло (0,73 ± 0,04) ммоль/л, в контрольной серии (0,81 ± 0,04) ммоль/л. При панкреатите его концентрация увеличилась до (0,96 ± 0,05) м моль/л (р < 0,01; р < 0,05 по отношению к исходу и контролю).

Таблица2

Содержание магния в средах организма при экспериментальном панкреатите у крыс с исходной гипомагнигистией, ммоль/л

Биологические среды Исходное состояние Контроль р Панкреатит р1 р2

Подключичная вена, эр. масса 1, 20 ± 0,03 1,28 ± 0,05 > 0,1 1,77 ± 0,07 < 0,01 < 0,01

Портальная вена, эр. масса 1,41 ± 0,04 1,40 ± 0,08 > 0,1 1,73 ± 0,07 < 0,01 < 0,01

Нижняя полая вена, эр. масса 1,11 ± 0,08 1,32 ± 0,08 > 0,1 1,54 ± 0,09 < 0,01 < 0,01

Подключичная вена, плазма 0,73 ± 0,04 0,81 ± 0,04 > 0,1 0,96 ± 0,05 < 0,01 < 0,05

Портальная вена, плазма 0 ,76 ± 0,02 0,77 ± 0,02 > 0,1 0,92 ± 0,07 < 0,01 < 0,05

Нижняя полая вена, плазма 0,85 ± 0,01 0,94 ± 0,05 > 0,1 0,98 ± 0,06 < 0,05 > 0,1

Суточный объем мочи 0,07 ± 0,02 0,09 ± 0,12 > 0,1 0,16 ± 0,03 < 0,05 < 0,05

Примечание. Р - достоверность различий между исходным состоянием и контролем; р1 - между панкреатитом и исходным состоянием; р2 - между панкреатитом и контролем.

[©C^C^TJTiilCUCS [©CoXrirr^DMiT^j

В плазме крови из портальной вены величина содержания магния в исходе определялась на уровне (0,76 ± 0,02) ммоль/л, в контроле (0,77 ± 0,02) ммоль/л (р > 0,1). На фоне панкреатита концентрация увеличилась до (0,92 ± 0,07) ммоль/л (р < 0,01; р < 0,05 по отношению к исходу и контролю).

В плазме крови из нижней полой вены его уровень в исходном состоянии и контроле составил (0,85 ± 0,01) и (0,94 ± 0,05) ммоль/л (р > 0,1), при панкреатите он также значимо не изменился (р > 0,1).

В то же время в суточном объеме мочи уровень магния в исходном состоянии и контроле был (0,07 ± 0,02) и (0,09 ± 0,12) ммоль/л соответственно (р > 0,1). При панкреатите уровень возрастал до (0,16 ± 0,03) ммоль/л (р < 0,05; р < 0,05 по отношению к исходу и контролю).

Анализ результатов исследования показывает, что у крыс с исходной гипомагнигистией уже в исходном состоянии наименьший уровень магния определялся в эритроцитарной массе крови из нижней полой вены, что, видимо, является следствием его больших потерь в химус толстой кишки. При этом в эритроцитах из портального коллектора баланс между секрецией и резорбцией в химус и из химуса устанавливается на уровне референтных значений, то есть характеризуется позитивной результирующей, преобладанием механизмов аккумуляции на уровне тонкой кишки и поджелудочной железы. Исходная гипомагнигистия сопровождается защитно-приспособительной реакцией по типу гипо-магниемии и низкой, магнийсберегающей потерей с мочой, что соответствует литературным данным о роли паратиреоидного гормона, участвующего в стабилизации содержания магния в крови по механизму обратной связи [5].

При панкреатите определяется значительное увеличение уровня внутриклеточного магния, внут-риэритроцитарного магния в крови, полученной из всех изучаемых кровеносных коллекторов. Однако внутриклеточное накопление сопряжено с непредсказуемым, значимым увеличением его концентрации в плазме крови также из всех коллекторов. Но прирост магния в плазме естественно сопряжен с потерей в мочу. Возникает дилемма. За счет каких механизмов практически равномерно увеличивается его уровень в эритроцитарной массе крови из разных кровеносных сосудов? Это увеличение может быть результатом нарушения формирования магниевых помп, механизмов перераспределения в пользу поврежденных тканей. Сравнительный анализ результатов исследования показывает, что при экспериментальном панкреатите, как у крыс с нормализацией содержания магния в эритроцитарной массе, так и развившейся гипомагнигистией, уровень его в плазме крови и потери с мочой формируются на достаточно высоком уровне, что свидетельствует о малой значимости или полной незначимости уровня магния в тканях подвижного пула в регулировании

направленности магниевого баланса в организме при панкреатите.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

У крыс с экспериментальным панкреатитом, развившемся на фоне исходной нормогистии, появляется тенденция к гипомагнигистии и увеличению его потерь с мочой. У крыс с исходной гипомагнигистией увеличивается уровень магния в плазме, эритроцитарной массе и суточном объеме мочи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Меньшиков В.В. Справочник. Лабораторные методы исследования в клинике. - М.: Медицина, 1987. - 364 с.

2. Рогова Л.Н., Шестернина Н.В., Старавойтов В.А Влияние магнийсодержащей композиции на магниевый баланс, интенсивность пероксидации и активность антиок-сидантных ферментов у крыс с ацетатной язвой желудка // Вестн. нов. мед. технологий. - 2011. - № 2. - С. 89-91.

3. Рогова Л.Н., Шестернина Н.В. Роль магния и желатиназы В в формировании экспериментальной язвы желудка // Вестник новых медицинских технологий. -

2011. - Т. 18, № 3. - С. 225-226.

4. Rogova L.N., Povetkina V.N. Interrelation of endothelial nitric oxide synthase activity in tissues of the stomach and magnesium balance in the period of erosive-ulcerative acid-induced lesion development in rats with different resistance to stress // Медицинский вестник Северного Кавказа. - 2017. - Т. 12, № 3. - С. 299-303.

5. Трисветова Е.М. Магний в клинической практике. -Минск, Беларусский государственный медуниверситет,

2012. - 503 с.

REFERENCES

1. Men'shikov V.V. Spravochnik. Laboratornye metody issledovaniya v klinike [Directory. Laboratory research methods in the clinic]. Moscow: Medicina, 1987. 364 p.

2. Rogova L.N., SHesternina N.V., Staravojtov V.A Vliyanie magnijsoderzhashchej kompozicii na magnievyj ba lan s, intensivnost' peroksidacii i aktivnost' antioksidantnyh fermentov u krys s acetatnoj yazvoj zheludka [Effect of magnesium-containing composition on magnesium balance, peroxidation intensity and antioxidant enzyme activity in rats with acetic ulcer of the stomach]. Vestn. nov. med. tekhnologij [Bulletin of new medical technologies], 2011, no. 2, pp. 89-91. (In Russ.; abstr. in Engl.).

3. Rogova L.N., SHesternina N.V. Rol' magniya i zhe-latinazy V v formirovanii eksperimental'noj yazvy zheludka [The role of magnesium and gelatinase B in the formation of an experimental gastric ulcer]. Vestnik novyh medicinskih tekhnologij [Bulletin of new medical technologies], 2011, Vol. 18, no. 3, pp. 225-226. (In Russ.; abstr. in Engl.).

4. Rogova L.N., Povetkina V.N. Interrelation of endo-thelial nitric oxide synthase activity in tissues of the stomach and magnesium balance in the period of erosive-ulcerative acid-induced lesion development in rats with different resista n ce to stress. Medicinskij vestnik Severnogo Kavkaza [Med i cal Journal of the North Caucasus], 2017, Vol. 12. no. 3, pp. 299-303. (In Russ.; abstr. in Engl.).

5. Trisvetova E.M. Magnij v klinicheskoj praktike [Magnesium in clinical practice]. Minsk, Belarusskij gosudar-stvennyj meduniversitet, 2012. 503 p.

Контактная информация Рогова Людмила Николаевна - д. м. н., профессор, зав. кафедрой патологической физиологии и клинической патофизиологии, Волгоградский государственный медицинский университет, e-mail: [email protected]