CC BY
62
УДК 577.352.3
МЕХАНИЗМЫ ТОКСИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ ХЛОРИДА КОБАЛЬТА НА БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
© 2011 Ф.С. Дзугкоева1, Е.А. Такоева1, С.Г. Дзугкоев1, Ж.Р. Битарова2, А.И. Тедтоева1
1 Институт биомедицинских исследований Владикавказского НЦ РАН и правительства РСО - Алания 2 Северо-Осетинская государственная медицинская академия, г. Владикавказ
Поступила в редакцию 08.10.2011
Установлено, что экотоксиканты индуцируют образование активных форм кислорода (АФК) и пе-рекисное окисление липидов (ПОЛ), угнетая при этом активность супероксиддисмутазы (СОД). Вторичный продукт ПОЛ - малоновыйдиальдегид (МДА) вызывает структурно-функциональные изменения фосфолипидов клеточных мембран [1] внутренних органов: почек, печени и миокарда, что сопровождается угнетением активности Na+, ^-АТФ-азы в гомогенатах коркового, мозгового вещества почек, печеночной и миокардиальной тканях.
Ключевые слова: кобальт, перекисное окисление липидов, антиокислительная система, Na+, K+-АТФ-аза, почки, печень, сердце
Цель исследования: изучение роли пе-рекисных-антиперекисных процессов в развитии функциональных изменений со стороны внутренних органов на фоне хронической интоксикации солями тяжелых металлов.
Материалы и методы исследования. Опыты проводились на 120 крысах-самцах линии Вистар, массой 150-200 гр. Крысы в течение эксперимента находились на стандартном пищевом рационе и имели свободный доступ к воде и пище в течение суток. Хроническую кобальтовую интоксикацию вызывали путем ежедневного парентерального введения раствора хлорида кобальта в дозе 6,0 мг/кг массы животного в течение 1 месяца. В качестве объектов исследования использовали мочу, кровь, эритроциты, гомогенаты печени, сердца и почечной (коркового и мозгового вещества) ткани.
Исследовали основные процессы моче-образования: скорость клубочковой фильтрации по клиренсу эндогенного Cr, рассчитывали канальцевую RH2O, используя формулы
Дзугкоева Фира Соломоновна, доктор медицинских наук, заместитель директора. E-mail: biohimik-bog@mail.ru
Такоева Елена Астановна, кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник отдела патобио-химии. E-mail: еlena_takoeva@mail.ru Дзугкоев Сергей Гаврилович, кандидат медицинских наук, научный сотрудник отдела патобиохимии. Email: biohimik-bog@mail.ru
Битарова Жанна Руслановна, ассистент кафедры биохимии. E-mail: elena_takoeva@mail.ru Тедтоева Анжелика Ираклиевна, кандидат медицинских наук. E-mail: angik. 74@mail.ru
Ю.В. Наточина (1974). Для анализа электро-лито-выделительной функции почек определяли экскрецию Na и K с мочой, их концентрацию в крови, Фз ионов, рассчитывали канальцевую RNa в %. Изучали активность Na, K, АТФ-азы в корковом и мозговом слоях почечной ткани, печени и миокарде по приросту неорганического фосфора в среде инкубации по методу Scou ТС (1957). Для выяснения патогенетического механизма нарушений исследовали интенсивность ПОЛ в мембранах эритроцитов, в гомогенатах коркового и мозгового слоев почечной ткани, печени и миокарде по данным изменения концентрации малонового диальдегида, определяемого методом Аsakаwa T. [3]. О состоянии антиокислительной защиты судили по активности СОД, каталазы и церулоплазмина в сыворотке крови, определяемых соответственно методом аутоокисления адреналина и М.А. Королюка [2]. Статистическую обработку результатов производили методом вариационной статистики, принимая во внимание коэффициент вариации динамических рядов, и оценивали корреляцию, учитывая ее достоверность по стандартным таблицам (Л.С. Каминский), с использованием компьютерной программы статанализа Microsoft Excel.
Результаты исследования и их обсуждение. Данные показали, что хроническая интоксикация, вызванная хлоридом кобальта, сопровождается активацией процессов ПОЛ клеточных мембран, о чем свидетельствует статистически достоверное повышение концентрации
1698
МДА в мембранах эритроцитов. Аналогичные печеночной и миокардиальной тканях (рис. 1). изменения выявлены и в клетках почечной,
МДА в эритроцитах
1 5,1 е; /
1 4,8 X /
4,5 /
4,2 /
3,9 А
□ контроль
ж
е; 0)
ю ^
Л 2
л е;
0
1 1
МДА в печени
МДА в сердце
ю ^
5 "2 е; о 5 х
У
У У 1
У 1
У 1-
У
□ контроль □ СоС12
□ контроль □ СоС12
с о
0)
ю ^
5 4
л
е;
0
1 2
МДА в мозговом в-ве почечной ткани
□ контроль □ СоС12
§ 3 Ю
Л 2
л е;
0
1 1
МДА в корковом в-ве почечной ткани
□ контроль □ СоС12
Рис. 1. Концентрация МДА в гомогенатах внутренних органов на фоне интоксикации хлоридом кобальта
В тесной взаимосвязи с процессами сво-боднорадикального окисления находится ан-тиоксидантная система организма, основная функция которой заключается в ограничении процессов ПОЛ практически во всех его звеньях. Данные показали достоверное снижение активности супероксиддисмутазы, хотя отмечалось повышение активности каталазы и
церулоплазмина в сыворотке крови (рис. 2). Эти данные свидетельствуют о том, что причиной активации процессов ПОЛ наряду с образованием активных форм кислорода, является угнетение антиокислительной системы клеток, что проявляется снижением активности супероксиддисмутазы и компенсаторным повышением активности каталазы.
СОД
каталаза
90
га
80
70
60
50
40
30
20
/
/
/
/
/
/
А
400 ■/
2 /
У
300 200 100 0
/
церулоплазмин
е; 380 Г""''
"С! 5
360
340
320
□ контрол ь □ СоС12
□ контроль □ СоС12
□ контроль □ СоС12
0
0
0
0
Рис. 2. Активность антиокислительной системы у крыс с интоксикацией хлоридом кобальта
В условиях окислительного стресса образуются метаболиты СРО, оказывают повреждающее действие на внутренние органы, в частности, на почки. Анализ данных показал изменение водовыделительной функции почек,
выражающийся в угнетении спонтанного диуреза (рис. 3), причиной снижения явилось уменьшение скорости клубочковой фильтрации. Полученные данные при этом высоко достоверны (р<0,001).
1699
Ь 0,12/"
га
X
0,06
0,03
0
Диурез
□ контроль □ СоС12
Клубочковая фильтрация воды
о 16 о
га 12
У
/
/
/
л
□ контроль □ СоС12
Канальцевая реабсорбция воды
99,404-г 99,398 99,392 99,386 99,38
/
□ контроль □ СоС12
Рис. 3. Изменения водовыделительной функции почек крыс с интоксикацией хлоридом кобальта
Угнетение водовыделительной функции почек сопровождается нарушением электроли-товыделительной функции, повышением экскреции № и K с мочой на фоне введения Со02 в течение 1 месяца. Данные анализа внутрипо-чечной обработки ионов показали, что изменение экскреции электролитов сопровождается
угнетением уровня фильтрационного заряда № и К, и одновременно, статистически достоверным снижением канальцевой реабсорбции №. Следовательно, изменения экскреции № обусловлены не только изменением фильтрационного заряда катиона, но и нарушением его канальцевой реабсорбции.
Fз^1
Кы
._ 11
о
о
Ц? 10 §
5
□ контрол ь □ СоС12
о
? 1500
ьол
2 1200
ш
□ контроль □ СоС12
100^
99 98 97 96
/ 2.
т
□ контроль □ СоС12
F3к
._ 8
0
В 6/ га
1 4
5 5 2
60
о
5? 40
"2 е; о
Ъ 20
/
/ У /
У
■
/ ь
/ 1-4
□ контроль ПСоС12
□ контроль □ СоС12
Рис. 4. Изменения электролитовыделительной функции почек у крыс с интоксикацией хлоридом кобальта
Наши исследования выявили и нарушения структурно-функциональной организации мембран клеток почек, печени и миокарда. Данные показали достоверное угнетение активность ^^-АТФазы в корковом и мозговом веществе почечной ткани, в печени и миокарде на фоне интоксикации хлоридом кобальта.
Выводы: окислительный стресс, развивающийся на фоне хронической интоксикации
хлоридом кобальта, приобретает системно-органный характер, т.к. концентрация МДА повышается в эритроцитах, почечной, печеночной и миокардиальной тканях. Метаболиты ПОЛ изменяют физико-химические свойства клеточных мембран и обусловливают снижение активности мембранного фермента АТФ-азы в почечной, печеночной и миокарди-альной тканях.
8
Е
N8
1800
900
8
Е
К
0
0
1700
Î* о. X
л "¡5
о S
I«
Na,K-АТФ-аза в сердце
Na,K-АТФ-аза в печени
1,5 У У
1 /
0,5 /
0 A
шв
! « £ ?
jj £ I §
I Ю
1,5
0,5
У
/ A
/
A W v
□ контроль □ СоС12
□ контроль □ СоС12
Na ,K -АТФ-аза в мозговом в-ве почечной ткани
■So 8 £ ?
i S^ 6 Ê 5 д
S: ю 4 iE
2
0
m
□ контроль □ СоС12
! « 4
г s?
i S 3
I Si 2
i Ю 2
1./
Na+,K+-АТФ-аза в корковом в-ве почечной ткани
□ контроль □ СоС12
Рис. 5. Изменение активности Ка+,К+-АТФ-азы на фоне интоксикации хлоридом кобальта
2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 3.
Зенков, Н.К. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты // Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова. - М.: Наука, 4. 2001. С. 340.
Королюк, М.А. Метод определения активности каталазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванова, И.Г. Майорова // Лабораторное дело. 1988. №1. С. 16-19.
Asakawa, T. Coloring conditions of thiobarbituric acid test for detecting lipid hydroperoxides / T. Asakawa, S. Matsushita // Lipids. 1980. V. 15(3). P. 137-140.
Knotzer, H. Microcirculatory function monitoring at the bedside — a view from the intensive care / H. Knotzer, W.R. Hasibeder // Physiol Meas. 2007. Vol. 28, № 9. P. R65-86.
MECHANISMS OF COBALT CHLORIDE TOXIC INFLUENCE ON BIOCHEMICAL AND FUNCTIONAL INDICATORS IN EXPERIMENT
0
0
© 2011 F.S. Dzugkoeva1, E.A. Takoeva1, S.G. Dzugkoev1, Z.R. Bitarova2, A.I. Tedtoeva1
1 Institute of Biomedical Researches of Vladikavkaz Science Centre RAMS and Government of RSO - Alaniya 2 North Osetia State Medical Academy, Vladikavkaz
It is established that ecotoxicants induce formation of active forms of oxygen (AFO) and peroxide oxidation of lipids (POL), oppressing thus activity of superoxidysmutase (SOD). The secondary product of POL - malonic dialdehyde (M^A) causes structurally functional changes of phospholipids of cellular membranes of [1] internal organs: nephros, hepatos, and myocardium that is accompanied by oppression of activity Na +, K +-ATP-ase in homogenates of cortical, brain substance of nephros, hepatic and myo-cardial tissues.
Key words: cobalt, peroxide oxidation of lipids, antioxidizing system, Na +, K +-АТP-ase, nephros, hepatos, heart
Fira Dzugkoeva, Doctor of Medicine, Deputy Director. E-mail: biohimik-bog@mail.ru Elena Takoeva, Candidate of Medicine, Minor Research Fellow at the Pathobiochemistry Department. E-mail: еlena_takoeva@mail.ru Sergey Dzugkoev, Candidate of Medicine, Research Fellow at the Pathobiochemistry Department. E-mail: biohimik-bog@mail.ru
Jeanna Bitarova, Assistant at the Biochemistry Department. E-mail: elena_takoeva@mail.ru
Angelika Tedtoeva, Candidate of Medicine. E-mail: angik.74@mail.ru
1701
