CC BY
63
УДК 619:612.284(04)
НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПЕЧЕНИ КРЫС В ПРОЦЕССЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНТОКСИКАЦИИ МЕДНО-ЦИНКОВОЙ КОЛЧЕДАННОЙ РУДОЙ
© Л. М. Саптарова*, Ф. Х. Камилов, О. А. Князева, Э. Н. Котина
БГМУ Минздрава России Россия, Республика Башкортостан, 450000 г. Уфа, ул. Ленина, 3.
Тел.: +7 (347) 273 61 71.
*Етай: [email protected]
Исследованы количественное содержание тяжелых металлов в печени крыс и биохимические показатели сыворотки крови в процессе трехмесячной интоксикации животных медно-цинковой колчеданной рудой. Показано, что избыток данных элементов вызывает паренхиматозное поражение гепатоцитов.
Ключевые слова: крысы, медно-цинковая колчеданная руда, тяжелые металлы, аланина-минотрансфераза, аспартатаминотрансфераза, щелочная фосфатаза.
Отравления соединениями тяжелых металлов (ТМ) известны с давних времен. Основной путь их поступления в организм это желудочно-кишечный тракт, который наиболее уязвим к действию техногенных экотоксикантов. В первую очередь при интоксикации реагируют иммунная, эндокринная и центральная нервная система, вызывая широкий спектр функциональных расстройств. Далее происходит нарушение обмена веществ, и запускаются механизмы формирования экозависимого патологического процесса [4].
Соли металлов, попадая в организм, распадаются на ионы, образуя трудно растворимые гидроокислы, фосфаты и другие стойкие комплексы, которые всасываются в желудочно-кишечном тракте. Свободные ионы быстро удаляются из крови и также быстро выделяются или накапливаются в скелете [7]. В тканях они обычно откладываются в виде комплексных соединений с белками, аминокислотами. Однако распределение их неравномерно, в ряде случаев избирательно, и пути превращения исходных соединений металлов могут быть разными. Поэтому для изучения кумуляции токсикоэлементов в организме и установления органа накопителя необходимо было провести количественную оценку распределения ТМ в организме.
Цель исследования: оценить содержание тяжелых металлов в печени крыс, а также некоторые биохимические показатели их крови в процессе хронической интоксикации медно-цинковой колчеданной рудой.
Материалы и методы
Эксперименты проводились на белых беспородных крысах массой 200-230 грамм, с соблюдением всех норм и правил проведения экспериментов с участием животных. В конце эксперимента животных забивали под эфирным наркозом, брали кровь и органы для исследования. Животные были разделены на 3 группы. Первую контрольную группу составляли ин-тактные животные (п=10); вторая (п=20) и третья (п=20) группы были представлены животными, которым соответственно в течение одного и трех месяцев ежедневно внутрижелудочно вводили порошок
медно-цинковой колчеданной руды в растворе крахмала из расчета 60 мг на 100 г массы животного.
Забор крови для биохимических исследований (по 8 мл) осуществляли из сонной артерии животных. После отстаивания кровь центрифугировали в течение 20 минут (1500 об/мин). Затем в полученной сыворотке определяли активность ферментов аланин- и аспартааминотрансферазы (АсАТ; АлАТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), гамма-глутамилтранспептидазы (ГГТП) и содержание билирубина. Исследования проводились на биохимическом, автоматическом анализаторе - Miura ("ШЕ"Италия) с использованием стандартного набора реагентов «Вектор-Бест» (г. Новосибирск). Определение концентрации общего билирубина - колориметрическим методом Йендра-шика-Грофа, активность ЩФ - кинетическим методом. Определение активности АсАТ; АлАТ; ГГТП в сыворотке крови по методу Райтмана-Френкеля. Количественное содержание тяжелых металлов в органах крыс проводилось атомно-абсорбционным методом в Институте профилактических заболевании г. Уфы. При исследовании руководствовались утвержденными методическими рекомендациями.
Статистическая обработка цифровых данных проводилась методами описательной, параметрической статистики на персональном компьютере с помощью программы Statistica 6, StatSoft, USA. Определяли среднюю арифметическую (М), стандартную ошибку средней арифметической (m). Оценку значимости различий средних арифметических проводили с использованием критериев Стьюдента (t) и уровня значимости (р). Различия считали статистически значимыми при р<0.05.
Результаты исследования и их обсуждение
Транспорт тяжелых металлов происходит частично в виде ионов или комплексов с аминокислотами, жирными кислотами и в большей степени с белками, образующими с ними прочную связь. Проникая в клетки тканей, они блокируют тиоловые группы мембранных протеинов, из которых около 50% являются ферментами. Все это нарушает стабильность белково-липидных комплексов клеточной мембраны и ее проницаемость, вызывая выход из
ISSN 1998-4812
Вестник Башкирского университета. 2017. T. 22. №1
91
Tаблица 1
Группы животных
Tяжелые металлы
Ou±A, мг/л Zn±A, мг/л Fe±A, мг/л Co±A, мг/л Cd±A, мг/л Mn±A, мг/л
Контроль 1.17±0.19 18.92±3.12
1 месяц инток-сикации 3.39±0.56 32.05±5.29
3 месяца инток-сикации 3.83±0.63 29.51±4.87 Примечание: *Р<0.05, по сравнению с нормой
клетки калия, проникновение в нее натрия и воды, приводя ее таким образом к цитолизу. Распределение и депонирование тяжелых металлов происходят практически во всех органах. Особый интерес представляет способность этих веществ накапливаться в печени, богатой содержанием тиоловых групп и наличием белка - металлобионина.
В ходе эксперимента было выявлено, что в печени через 1 месяц хронической интоксикации в наибольшей степени выросло содержание кадмия -в 4.4 раза, затем меди - в 2.89 раз и цинка - в 1.69 раз. При этом содержание железа уменьшилось в 0.85 раз, кобальта - в 0.9 раз, марганца - в 0.47 раз. Через 3 месяца интоксикации содержание почти всех металлов кроме цинка (его содержание немного уменьшилось, оставаясь выше контрольного в 1.56 раз) выросло еще больше: кадмия - в 7.4 раза, меди - в 3.27 раз, железа - в 1.12 раз; кобальта - в 2.35 раз; содержание марганца - в 1.9 раз.
Для оценки степени поражения печени животных, была определена активность некоторых сывороточных ферментов. Как следует из таблицы, при интоксикации животных наблюдалось повышение ферментативной активности ЩФ на 64.5%; АлАТ на 33%, АсАТ на 24%, при этом активность ГГТП по сравнению с контрольной группой не изменялась.
Увеличение активности АлАТ и АсАТ, сопровождающее острый токсический и паренхиматозный гепатит, указывает на разрушение гепатоцитов опытных животных под действием солей тяжелых металлов.
Небольшое повышение ЩФ может также свидетельствовать о паренхиматозном поражении гепато-цитов, т.к. значительное повышение его активности обычно происходит при обтурационной желтухе, что связано с его локализацией в щеточной каемке выростов мембраны, клеток канальцев желчных ходов.
Таблица 2
Некоторые биохимические показатели в сыворотке крови белых лабораторных крыс при хронической интоксикации медно-цинковой колчеданной рудой
Показатели сыворотки крови Группы животных
Контроль 1 месяц интоксикации 3 месяца интоксикации
АлА^ Ед/л 116±11.2 АсА^ Ед/л 119±10.7 ЩФ, Ед /л 269±17.7 ГГГП, Ед/л 10.2± 1.9
125±13.6* 128±14.9* 475±20.1 * 11±0.4*
154±16.4* 147 ±16.1* 442±18.8* 10.6±0.5*
123.42±6.21 105.93±5.65 138±6.67
0.081±0.01 0.073±0.01 0.191±0.08
0.005±0.001
0.022±0.07
0.037±0.004
1.06±0.34 0.50±0.10 2.02±0.66
Примечание: *Р<0.05, по сравнению с нормой
ГГХП - микросомальный фермент, участвующий в обмене аминокислот, локализующийся в мембранах и цитоплазме клеток. В отличие от других ферментов, его содержание может не возрастать при повреждении печени, что и наблюдалось в нашем случае.
Tаким образом, все полученные результаты активности сывороточных ферментов указывают на паренхиматозное поражение гепатоцитов, которое связанно возможно с тем, что иммунная система слизистой оболочки тонкого кишечника воспринимает неорганические соединения тяжелых металлов как гаптены, которые вызывают активацию моноци-тарно-макрофагальной системы, в результате чего происходит незавершенный фагоцитоз, индуцирующий в свою очередь перекисные процессы в мембранах клеток, заканчивающиеся их гибелью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Глущенко Н. // Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов: Автореф. дис. д.б.н., М., 2011.
2. Дубинина Е. Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток (жизнь и смерть, создание и разрушение). Мед. Пресса, 2006. C. 397-415.
3. Некрасов В. И., Скальный А. В. Элементный статус лиц вредных и опасных профессий. Оренбург: РИК ОГУ, 2006. №4. С. 230.
4. Скальный А. В. //Исследование влияния хронической алкогольной интоксикации на обмен цинка, мели и лития в организме. Автореф. дис. ... канд. мед.наук. М., 1990.
5. ^ачев С. В., Ушков А. А. Роль меди в свободнорадикаль-ном окислении сывороточного альбумина человека и ди-пептида L-тирозина многокомпонентным металлсодержащим ксенобиотиком // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2005. T. 140. №9. С. 291-294.
6. Черных Н. А., Баева Ю. И. Tяжелые металлы и здоровье человека. // Вестник Российского университета дружбы народов. 2014, С.126-129.
7. Колесников В. А. Воздействие тяжелых металлов на биохимические реакции. // Вестник Красноярского государственного аграрного университета, 2009. С. 106-109.
8. Garcia Luz M, Porte Cinta, Albaiges Joan. //Organochlorinated pollutants and xenoblotik metabollzing enzimes in W. Medlter-ranen mesopelagic fish./ Mar. Pollut.Bull. 2000. 40. №9. P. 674-768.
9. Khanturin GR, MR Khanturin //ACCUMULATION OF SALTS OF HEAVY METALS IN LYMPH NODES OF RATS Khanturin GR, MR Khanturin Modern problems of science and education. 2009. №4. P. 60-64
10. Morais S. Heavy metals and human health /S. Morais, F. G. Costa, M. L. Pereira // In: Oosthuizen J,editor. Environmental health - emerging issues and ractice. 2012. P. 227-246.
11. Abirami.R. and Kowsalya.S. // Sub-chronic toxicity and heavy metal toxicity study on Kappaphycus alvarezii in albino rats . Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2012. S1372-S1376.
Поступила в редакцию 02.02.2017 г.
ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN LIVER OF RATS IN THE PROCESS OF CHRONIC INTOXICATION BY COPPER-ZINC SULFIDE ORE
© L. M. Saptarova*, F. Kh. Kamilov, O. A. Knyazeva, E. N. Kogina
Bashkir State Medical University 3 Lenin Street, 450000 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
*Email: [email protected]
The quantitative content of heavy metals in rat liver and biochemical parameters of the animals after three-month long intoxication by copper-zinc-pyrite ore were studied. It is shown that an excess of these elements causes parenchymal damage to hepatocytes. It is related to the fact that the immune system of the mucous membrane of the small intestine perceives inorganic compounds of heavy metals as haptens triggering the activation of the mon-ocyte-macrophage system. It results in incomplete phagocytosis inducing in turn a lipid pe-roxidation processes in cell membranes ending in death of the cells. Metal salts dissociate into ions forming soluble hydroxides, phosphates, and other resistant complexes that are absorbed in the gastrointestinal tract and accumulate in the body. In tissues, they are usually deposited in the form of complex compounds with proteins and amino acids. However, their distribution is uneven.
Keywords: rat, copper-zinc pyrite ore, heavy metals, alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase, alkaline phosphatase.
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at [email protected] if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Glushchenko N. Fiziko-khimicheskie zakonomernosti biologicheskogo deistviya vysokodispersnykh poroshkov metallov: Avtoref. dis. d.b.n., Moscow, 2011.
2. Dubinina E. E. Produkty metabolizma kisloroda v funktsional'noi aktivnosti kletok (zhizn' i smert', sozdanie i razrushenie) [Products of oxygen metabolism in the functional activity of cells (life and death, creation and destruction)]. Med. Pressa, 2006. Pp. 397-415.
3. Nekrasov V. I., Skal'nyi A. V. Elementnyi status lits vrednykh i opasnykh professii [Element status of persons with harmful and hazardous occupations]. Orenburg: RIK OGU, 2006. No. 4. Pp. 230.
4. Skal'nyi A. V. //Issledovanie vliyaniya khronicheskoi alkogol'noi intoksikatsii na obmen tsinka, meli i litiya v organizme. Avtoref. dis. ... kand. med.nauk. Moscow, 1990.
5. Tkachev S. V., Ushkov A. A. Byulleten' eksperimental'noi biologii i meditsiny. 2005. Vol. 140. No. 9. Pp. 291-294.
6. Chernykh N. A., Baeva Yu. I. Vestnik Rossiiskogo universiteta druzhby narodov. 2014, Pp. 126-129.
7. Kolesnikov V. A. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2009. Pp. 106-109.
8. Garcia Luz M, Porte Cinta, Albaiges Joan. //Organochlorinated pollutants and xenoblotik metabollzing enzimes in W. Medlterranen mes-opelagic fish./ Mar. Pollut.Bull. 2000. 40. No. 9. Pp. 674-768.
9. Khanturin GR, MR Khanturin //ACCUMULATION OF SALTS OF HEAVY METALS IN LYMPH NODES OF RATS Khanturin GR, MR Khanturin Modern problems of science and education. 2009. No. 4. Pp. 60-64
10. Morais S. In: Oosthuizen J,editor. Environmental health - emerging issues and ractice. 2012. Pp. 227-246.
11. Abirami.R. and Kowsalya.S. Sub-chronic toxicity and heavy metal toxicity study on Kappaphycus alvarezii in albino rats . Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2012. Pp. 372-S1376.
Received 02.02.2017.
