CC BY
21
микроэлементов, является важнейшим условием нормального его развития [9]. Макро- и микроэлементы - неотъемлемые и биологически активные ингредиенты нервной ткани, играющие ключевую роль в сложных биохимических процессах, являющихся химической основой деятельности ЦНС. Полноценное содержание эссенциальных элементов и минимальное, не угрожающее срыву адаптационных механизмов организма присутствие токсичных и условно-токсичных элементов составляет один из важнейших компонентов нормального функционирования организма в целом, и нервной системы в частности. Последствиями дефицита меди и цинка беременной являются врожденные уродства и гипотрофия плода, задержка внутриутробного развития, риск перинатальной смертности и т. д. [9].
Дисмикроэлементозы в головном мозге плода и новорожденного и эффективность их восстановительной коррекции не изучены вследствие невозможности исследования на уровне органов и тканей. С этой точки зрения наиболее адекватными являются экспериментальные исследования.
Цель работы - изучить изменения содержания макро- и микроэлементов в головном мозге новорожденных крысят, развивавшихся в условиях нарушения маточно-плацентарного кровообращения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Эксперимент проводился на белых беспородных беременных крысах, массой 220-280 г. Модель нарушения маточно-плацентарного кровообращения воспроизводилась по методике М. М. Вартановой [2] путем перевязки 1/3 преплацентарных сосудов на 16-17-е сутки беременности, т. е. в тот период, когда после завершения плацента-ции плод полностью переходит на плацентарное кровообращение. На вторые сутки после рождения крысята распределялись на контрольные и опытные (производилось их взвешивание, измерялась длина, оценка состояния кожных покровов, двигательной активности), декапитирова-лись, у них выделялся головной мозг.
Новорожденные крысята были условно разделены на 2 группы. Первую группу составили животные, развивавшиеся без нарушения маточно-плацентарного кровообращения (контрольная группа), вторую - крысята, формировавшиеся в условиях недостаточности маточно-плацентарного кровообращения (опытная группа).
В полученном головном мозге крысят после его гомогенизации методом эмиссионной спектрометрии с индукционно связанной аргоновой плаз-
мои определялось содержание макро- и микроэлементов. Работа выполнялась сотрудниками «Независимого экспертно-аналитического совета по разработке и внедрению современных методов исследований и анализа» на базе кафедры неорганической и аналитической химии МСХА им. К. А. Тимирязева и кафедры клинической и лабораторной диагностики РГМУ.
Статистическая обработка результатов проведена по общепринятым методикам параметрической и вариационной статистики. Достоверность различий данных рассчитывалась по критерию Стьюдента с помощью программ «Statistica 5.5» «Microsoft Excel».
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследования показали, что в головном мозге новорожденных крысят, развивавшихся в условиях недостаточности МПК, произошло существенное изменение содержания макро- и микроэлементов по сравнению с контролем (табл. 1, рис. 1).
Так, у новорожденных крысят, развивавшихся при нарушении МПК, выявлено достоверное снижение концентрации Na+ в 1,52 раза и К+ в 1,12 раза. Электрогенный Ыа+-насос в мембранах нейронов, функциональной единицей которого является молекула Na+, К+-АТРазы, обеспечивает процессы возбуждения, водно-солевого обмена, поддержания ионного гомеостаза клетки и даже регуляцию клеточного цикла [3]. Торможение его работы приводит к увеличению клеточного объема и, вследствие этого, к повышению проводимости и возбудимости мембраны, что связано с увеличением рецеп-торов, взаимодействующих с медиаторами.
Также показано увеличение содержания Са2+ в 1,36 раза и уменьшение Мд2+. Повышение концентрации кальция вызывает активацию про-теинкиназ, фосфолипаз, протеаз, нитроксидсин-тетазы, а также нарушение митохондриальной функции и образование свободных радикалов в ЦНС [3, 11], что при недостатке магния - модулятора внутриклеточной биоактивности кальция и его естественного антагониста, основной функцией которого является защита нервной системы от всевозможных стрессов - может способствовать реализации эксайтотоксического эффекта глута-мата в нейронах [7]. Не менее значимым ферментом для нервной системы является и Са2+-, Мд2+-АТРаза, при активации которой резко возрастает проницаемость клеточных мембран [3].
У экспериментальных животных концентрация фосфора в головном мозге оказалась достоверно выше (в 1,17 раза), чем у крысят контрольной группы, что может свидетельствовать об уменьшении
Т. 15, № 4, 2010
Вестник Ивановской медицинской академии
13
Таблица 1. Содержание микроэлементов в головном мозге новорожденных крысят (мкг/г ткани)
Элемент Контроль Опыт
Са 21643 ±407 29423 ± 467**
Мя 2601 ±106 1457 ±370*
№ 16440 ±1135 10820 ±72**
К 8401,3 ±460 7473 ± 59**
Р 3953,4 ± 150 4225 ± 98*
АІ 1620 ±105 3730 ± 750**
Си 23,98 ±4,8 5,52 ±0,16**
гп 610,6 ± 11,63 195,1 ± 12,5*
Бе 0,254 ±0,01 0,137 ±0,008**
Мп 1,77 ±0,06 0,131 ±0,002**
Ре 323,1 ±19,1 526,5 ± 15,9**
Со 0,85 ±0,05 0,68 ±0,01**
и 0,257 ±0,04 0,361 ±0,05*
БІ 209 ± 19,0 21,7 ±4,0**
V 0,134 ±0,003 0,427 ±0,013**
Сг 0,761 ±0,007 0,176 ±0,005**
РЬ 14,84 ±1,8 18,85 ±0,24**
В 10,41 ±0,075 11,49 ±0,12**
Ва 10,95 ±0,76 8,86 ± 0,08*
нд 0,0056 ± 0,0004 0,00643 ± 0,0009**
Ті 0,069 ±0,01 0,202 ±0,01**
РЬ 11,34 ±0,16 18,09 ±0,26**
ВІ 0,00497 ± 0,0002 0,00912 ±0,0002**
Ад 0,00507 ±0,002 0,00405 ±0,0003
Сс! 0,00448 ±0,0,0004 0,00374 ± 0,0002**
Примечание. Достоверность различий между контролем и опытом в каждой группе: * - р < 0,01, ** - р < 0,001
ДД
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
д
и
Рис. 1. Кратность изменений содержания макро- и микроэлементов в головном мозге новорожденных крысят опытной группы по сравнению с контролем (в относительных единицах)
его утилизации в процессах окислительного фос-форилирования и, следовательно, энергообеспечения клеток ЦНС. Кроме того, при накоплении в клетках значительного количества Са2+ образуется малорастворимая соль фосфата кальция и прекращается любая продукция и утилизация АТФ [3].
Выявлено снижение содержания Си2+ в 4,3 раза, 1п2+ - в 3,1 раза, Мп2+ - в 13,5 раза и Бе - в 1,8 раза. Между тем известно, что они играют важную роль в функционировании ферментов, и прежде всего антиоксидантной системы. Так, основной ее компонент супероксиддисмутаза (обусловливающий метаболическую утилизацию супероксидани-
она) является Си2+-, 2п2+-зависимым ферментом, а его изоферментная форма - и Мп2+-зависимым. Активность другого компонента антиоксидант-ной системы - глутатионпероксидазы зависит от обеспеченности селеном [6]. Вполне понятно, что недостаток этих микроэлементов может, наряду с гипоксическим воздействием, оказывать влияние на состояние антиоксидантной системы защиты.
Активация процессов перекисного окисления липидов и его основные продукты (супероксид-радикал, гидроксирадикал) в этих условиях способны мобилизовать железо из ферритина [12], что подтверждают наши результаты, выявившие увеличение содержания последнего у опытных животных в 1,63 раза. В последующем это может привести к нарушению внутриклеточного гомеостаза Ре2+ и стимулировать продукцию активных форм кислорода с последующей пероксидацией липидов, формируя порочный круг.
В головном мозге новорожденных крысят, развивавшихся при недостаточности МПК, достоверно повысилась концентрация тяжелых металлов: ртути - в 1,13 раза, титана - в 2,9 раза, свинца -в 1,27 раза, висмута - в 1,8 раза. Содержание серебра не изменилось, а кадмия - уменьшилось в 1,19 раза.
Результаты исследования показали уменьшение в 1,25 раза по сравнению с контролем концентрации кобальта, который в комплексе с АТФ оказывает антигипоксическое и нейропротективное действие при хронической церебральной ишемии [6], а также в механизмах клеточного цикла и рос-
та нейронов, что особенно важно для развивающегося мозга.
Концентрация алюминия в головном мозге опытных крысят, напротив, оказалась повышенной в 2,3 раза. Этот элемент потенцирует глутамат-индуцированное накопление внутриклеточного кальция в нейронах, он усиленно задерживается мозгом плода на фоне длительной гипомагнези-емии [6].
Почти в 10 раз уменьшилось содержание кремния, при этом сочетанный дефицит кремния и кальция обнаружен у детей с тяжелыми формами детского церебрального паралича [6]. Концентрация ванадия, ингибитора Ыа+-,К+-АТРазы и других ферментов, оказалась в 3,18 раза выше у крысят, развивавшихся при нарушении МПК.
ВЫВОДЫ
В головном мозге новорожденных крысят, развивавшихся при недостаточости маточно-плацентарного кровообращения в условиях пренатальной гипоксии, происходит изменение макро- и микро-элементного статуса, которое может быть как следствием возникающей гипоксии, так и недостаточного поступления элементов от матери к плоду.
Уменьшение содержания эссенциальных и увеличение концентрации токсичных элементов могут явиться звеньями патогенетических механизмов метаболических нарушений в нервной ткани и возникновения различных неврологических расстройств у новорожденных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барашнев Ю. И. Гипоксическая энцефалопатия: гипотезы патогенеза церебральных расстройств и поиск методов лекарственной терапии // Рос. вестн. пери-натологии и педиатрии. - 2002. - № 1. - С. 6-13.
2. Вартанова М. М. Патогенез и профилактика синдрома отставания в развитии плода при плацентарной недостаточности и его отдаленные последствия : дис. ... д-ра мед. наук. - П., 1984. - 462 с.
3. Васильева Е. М, Баканов М. И. Биохимические изменения при неврологической патологии//Биомедицинская химия. - 2005. - Т. 51, вып. 6. - С. 581-602.
4. Володин Н. Н. Показатели смертности и рождаемости в Российской Федерации // Педиатрия. - 2006.
5. Журавин И. А., Дубровская Н. М., Туманова Н. Л. Пост-натальное физиологическое развитие крыс после острой пренатальной гипоксии // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2003. - Т. 89, № 5. - С. 522-532.
6. Кудрин А. В., Громова О. А. Микроэлементы в неврологии. - М. : ГЭО-ТАР-Медиа, 2006. - 304 с.
7. Спасов А. А. Магний в медицинской практике. - Волгоград, 2000. - 272 с.
8. Сравнительный анализ отдаленных последствий пренатальной гипоксии, проведенный в периоды прогестации и раннего органогенеза / А. С. Макла-кова [и др.] // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2006. - Т. 92, № 9. - С. 1085-1091.
9. Фавье М., Хининджер-Фавье И. Микроэлементы и беременность // Микроэлементы в медицине. - 2002.
10. Фармаколазерная профилактика перинатальных осложнений фетоплацентарной недостаточности / О. В. Васильева [и др.] // Педиатрия. - 2007. - Т. 86,
11. Beal М. F. Mechanism excitotocity in neurological disease//FASEB J. - 1992. - Vol. 6, № 15. - P. 33383344.
12. Lauffer R. B. Iron and Human Diseases. - Florida : CPC Press, Boca Raton, 1992. - 304 p.
Поступила 15.06.2010 г.
