CC BY
12Токсикологический вестник n.5 (134)
УДК 615.25
НЕФРОЗАЩИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ КОМБИНАЦИИ ТАУРИНА С ЦИНКА ДИАСПАРТАТОМ ПРИ ГЕНТАМИЦИНОВОЙ НЕФРОПАТИИ У КРЫС
О.Н. Басалай, ЕЧ. Михальчук, С.М. Зиматкин, М.И. Бушма, О.А. Борисенок
УО «Гродненский государственный медицинский университет» МЗ РБ, кафедра фармакологии им. профессора М.В. Кораблева; кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии, 230005, г. Гродно, Беларусь
Комбинация таурина с цинка диаспартатом при соотношении компонентов соответственно: 1,0 г + 0,14 г - 250 мг/кг и, особенно, 1,0 г + 0,06 г - 500 мг/кг, вводимых в желудок в течение 10 дней у крыс с гентамициновой (внутрибрюшинно, 60 мг/кг/день х 10) нефропатией обладает нефроза-щитным действием. Это подтверждается ослаблением повреждения проксимальных извитых канальцев корковых нефронов.
Ключевые слова: крысы, гентамициновая нефропатия, комбинация таурина с цинка диаспартатом, нефрозащитное действие.
Введение. Широкое применение высокоэффективных аминогликозидных антибиотиков в значительной степени сдерживается развитием поражения почек (у каждого 4-5 пациента) [1]. Несмотря на значительные усилия исследователей, направленные на разработку лекарственных средств профилактики и терапии аминогликозидной нефропатии, современная клиническая медицина не располагает ими.
Ранее нами показано, что комбинация таурина с цинка диаспартатом (тауцин) в значительной степени улучшает метаболизм в почках и функцию органа [2]. В настоящем исследовании предпринята попытка оценить возможное цитопротекторное действие комбинации аминокислоты таурина с органической солью цинка (цинка диаспартат) при этой патологии.
Материалы и методы исследования. Опыты проведены на 48 беспородных крысах-сам-
ках массой 150 - 200 г в соответствии с Хель-синской декларацией о гуманном обращении с животными. Гентамицин (производитель -РУП «Борисовский завод медицинских препаратов», Беларусь) вводили внутрибрюшинно в дозе 60 мг/кг/день в течение 10 дней. Комбинацию таурина с цинка диаспартатом составляли по принципу: 1 г/моль цинка диас-партата (0,348 г) с различными г/молярными соотношениями таурина: 5 (0,625 г) - тауцин-5; 10 (1,25 г) - тауцин-10; 20 (2,50 г) - тауцин-20 и 50 (6,25 г) - тауцин-50. При этом вводимое количество металла составляло от 1 до 3 суточных потребностей крыс в нем [3]. Комбинации веществ вводили в желудок в виде взвеси в слизи крахмала в дозах 500 (тауцин-50) и 250 мг/кг (другие соотношения компонентов), 1 раз в день, 10 дней. Через 24 часа после последнего введения веществ животных под-
Басалай Ольга Николаевна (Basalai Olga Nikolaevna), аспирант кафедры фармакологии им. проф. М.В. Кораблева УО ГрГМУ, 230023, г. Гродно, Беларусь, basalai2012@mail.ru
Михальчук Елена Чеславовна (Mikhalchuk Elena Cheslavovna), к.б.н., доцент каф. гистологии, цитологии и эмбриологии УО ГрГМУ, 230023, г. Гродно, Беларусь, milena6519@mail.ru
Зиматкин Сергей Михайлович (Zimatkln Sergey Mikhaylovich), д.б.н., профессор, зав. каф. гистологии, цитологии и эмбриологии УО ГрГМУ, 230023, г. Гродно, Беларусь, zimatkin@grsmu.by
Бушма Михаил Иванович (Bushma Mikhail Ivanovich), д.м.н., профессор кафедры фармакологии им. профессора М.В. Кораблева УО ГрГМУ, 230023, г. Гродно, Беларусь, pharma@grsmu.by
Борисенок Ольга Александровна (Borisenok Olga Aleksandrovna), к.м.н., ст. преподаватель кафедры фармакологии им. профессора М.В. Кораблева УО ГрГМУ, 230023, г. Гродно, Беларусь, pharma@grsmu.by
Исследование выполнено в рамках Государственной научно-технической программы Республики Беларусь «Фармацевтические субстанции и лекарственные средства» (подпрограмма «Аминокислоты») по заданию «Разработать цитопротектор и корректор метаболизма эпителиальных тканей «тауцин» и освоить его производство на СП ООО «Фармлэнд» (2011 - 2019 гг.).
вергали эвтаназии и извлекали левую почку.
О характере и степени аминогликозидной нефропатии судили по данным морфологических и морфометрических исследований гистологических препаратов, окрашенных гематоксилином и эозином [4]. Морфометри-ческие и цитофотометрические исследования проводили с использованием компьютерного анализа изображений «Bioscan NT 2.0», микроскопа (Carl Zeiss Jana) и цифровой видеокамеры (Panasonic Colour CCTV Camera WV, CP 40/G).
Количественную оценку результатов, полученных в обеих сериях, проводили методом непараметрической статистики Манна-Уитни, применяя поправку Бонферрони с использованием пакета программ «Statistica» 6.0.437.0 для Windows (StatSoft, Inc., США), лицензионный номер 31415926535897 [5].
Результаты и обсуждение. Гентамицин оказывает нефротоксическое действие, проявляющееся преимущественным поражением проксимальных извитых канальцев корковых нефронов (табл.), что согласуется с литературными данными [6].
Основные физиологические параметры (поведение, потребление корма и воды, прирост массы тела) крыс, получавших тауцин, не отличались от таковых у животных, получавших только гентамицин.
Тауцин-10 и, в меньшей степени, тауцин-5 оказывают слабовыраженное нефрозащит-ное действие, поэтому результаты в таблице не представлены.
Тауцин-20 обладает более выраженным нефрозащитным действием. Патологические изменения в почечных тельцах (увеличение их наружного и внутреннего диаметров) сохраняются. Количество проксимальных извитых канальцев корковых нефронов 1 и 2 типов увеличивается за счет снижения - 3, а процент канальцев, заполненныех клеточным детритом, - уменьшается (на 47%). Их внутренний диаметр также снижается на 50%, в то время, как высота выстилающих эпителиоцитов -возрастает на 35% (табл.). Степень поражения почечных телец юкстамедуллярных нефро-нов незначительная и соответствует таковой в контроле. Проксимальные извитые канальцы этих нефронов поражены в меньшей степени (количество неповрежденных - возрастает на 12%, а поврежденных - снижается на 24%) .
Тауцин-50 обладает более выраженным нефрозащитным действием. Под его влиянием в почечных тельцах корковых нефронов редко встречаются изменения структурных компонентов сосудистых клубочков. Коли-
чество проксимальных извитых канальцев корковых нефронов 1 и 2 типов превышает значения контрольных крыс в 8,9 и 1,7 раз соответственно. Снижается процент канальцев с большей степенью повреждения (4 тип) -на 69%. Количество канальцев, заполненных детритом, уменьшается на 55%. Наружный и внутренний диаметры проксимальных извитых канальцев корковых нефронов снижаются, соответственно на 32 и 82%, а высота выстилающих их эпителиоцитов - повышается на 58% (табл.). Поражение почечных телец юкстамедуллярных нефронов сохраняется. Количество неповрежденных проксимальных извитых канальцев этих нефронов повышается на 34%, а поврежденных - снижается на 70%.
Основной мишенью цитотоксического действия гентамицина являются проксимальные извитые канальцы корковых нефронов. Пусковую роль играет снижение метаболизма фосфолипидов в лизосомах. В последующем ингибируется функция митохондрий с генерацией цитотоксичных радикалов кислорода [7]. В финальной стадии патологии отторгается щеточная каемка эпителия, выстилающего проксимальные извитые канальцы корковых нефронов (клеточный детрит). Она закупоривает нижележащие канальцы с меньшим просветом с развитием «внутриканальцевого гидронефроза». Это приводит к увеличению наружного и внутреннего диаметров канальцев и сдавлению клеток, о чем свидетельствует снижение высоты эпителиоцитов. Менее выраженное повреждение юкстамедуллярных нефронов, по-видимому, обусловлено их меньшей ролью в мочеобразовании в связи с преимущественной специализацией в секреции ренина [8].
Комбинация таурина с цинка диаспартатом (тауцин, 250 мг/кг) обладает нефрозащитными свойствами, усиливающимися по мере увеличения в ней относительного содержания таурина (тауцин-20 > тауцин-10 > тауцин-5). Тауцин-50 обладает еще более выраженным цитопротекторным действием. Что вносит вклад в усиление цитопротекции (относительное увеличение доли таурина или общей дозы компонентов с 250 до 500 мг/кг) остается не ясным.
Предполагается, что эффективность комбинации обусловлена свойствами входящих в ее состав компонентов. Таурин -антиоксидант, стабилизатор биомембран, осморегулятор [9, 10]. Цинк - кофактор супероксиддисмутазы, являющихся ферментами антиоксидантной защиты. Кроме того, он входит в состав более 200
Токсикологический вестник №5 (134)
Таблица
Степень повреждения проксимальных извитых канальцев корковых нефронов крыс с гентамициновой (внутрибрюшинно, 60 мг/кг/день - 10 доз) нефропатией и цитопротекторное
действие тауцина (в желудок - 10 доз)
Проксимальные извитые канальцы корковых нефронов Условия опыта
Контроль Гентамицин Гентамицин + тауцин-20, 250 мг/кг/день Гентамицин + тауцин-50, 500 мг/кг/день
1 тип - без повреждения эпителия (%), 95,0 ( 94,0;96,0) 4,0 (3,0; 5,0) 0,004 9,0 (7,0; 11,0) 0,004 0,002 35,5 (28,5; 38,0) 0,001 0,008
2 тип - деструкция только апи-кальных отделов эпителия (%) 5,0 (4,0; 6,0) 18,0 (17,0; 19,0) 0,004 28,0 (18,0; 38,0) 0,004 0,08 30,0 (29,5; 37,5) 0,001 0,0008
3 тип - деструкция более % высоты эпителия (%) 0,0 (0) 28,5 (24,0; 31,0) 0,003 24,0 (20,0; 32,0) 0,003 0,5 19,0 (14,0; 23,5) 0,007 0,02
4 тип - полное разрушение эпителия с сохранением базальной мембраны (%) 0,0 (0) 49,5 (45,0; 53,0) 0,003 39,0 (30,0; 42,0) 0,003 0,01 15,5 (9,5; 19,5) 0,007 0,008
Заполнененные детритом (%) 0,0 (0) 40,0 (38,0; 43,0) 0,0002 21,0 (18,0; 28,0) 0,0002 0,0002 18,0 (13,0; 25,0) 0,0001 0,0002
Наружный диаметр (мкм) 27,48 (21,9; 30,7) 39,3 (30,4; 49,8) 0,009 32,3 (30,5; 38,6) 0,05 0,06 30,62 (23,2; 41,4) 0,016 0,009
Внутренний диаметр (мкм) 1,67 (0,1; 6,3) 23,0 (14,3; 32,6) 0,0001 11,4 (6,5; 22,3) 0,0001 0,0007 4,2 (0,2; 20,4) 0,2 0,0005
Высота эпителиоцитов (мкм) 11,9 (10,3; 14,1) 8,1 (6,6; 9,4) 0,0002 10,9 (8,2; 12,3) 0,3 0,0008 12,8 (10,5; 15,5) 0,3 0,002
Примечания: первая строка цифр - значения Ме. Вторая (в скобках) - 25% и 75% квартилей. Третья и четвертая строки -значения р: третья - в сравнении с контрольными, четвертая - с получавшими гентамицин крысами. Полужирным шрифтом выделены статистически значимые величины р (с учетом поправки Бонферрони).
ферментов, контролирующих ключевые стадии внутриклеточного метаболизма. Это обеспечивает рост, деление клеток и регенерацию тканей [11]. Преимуществом органической соли цинка над неорганической являются его большая биодоступность и фиксация в тканях.
Заключение. Комбинация таурина с цинка диаспартатом (тауцин-50, 500 мг/кг > та-уцин-20 > тауцин-10 > тауцин-5, все по 250 мг/кг) в значительной степени ослабляет повреждение проксимальных извитых канальцев корковых нефронов, вызываемых гента-мицином.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СтрачунскийЛ.С. Современная антимикробная химиотерапия. Руководство для врачей. Москва: Боргес; 2002.
2. Басалай О.Н., Михальчук Е.Ч., Зиматкин С.М., Бушма М.И. Коррекция комбинацией таурина с цинка диа-спартатом нарушение метаболизма
в почках и функции органа у крыс с гентамициновой нефропатией. Токсикологический вестник. 2014; 127 (4): 25-29.
REFERENCES:
1. Strachunskiy L.S. Modern antimicrobic chemotherapy. Moskva: Borges; 2002 (in Russian).
2. Basalay O.N., Mikhal'chuk E.Ch., Zimatkin S.M., Bushma M.I. Correction combination of taurine and zinc diaspartatom metabolic disorder
in the kidney and organ function in rats with gentamicin nephropathy. Toksikologicheskiy vestnik. 2014; 127 (4): 25-29 (in Russian).
3. W. Maret. Molecular aspects of
3. W. Maret. Molecular aspects of human cellular zinc homeostasis: redox control of zinc potentials and zinc signals. Biometals. 2009; 22: 149-157.
4. Можейко Л.А. Классические методы окраски в гистологии. Гродно: ГрГМУ; 2010.
5. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. Москва: МедиаСфера; 2002.
human cellular zinc homeostasis: redox control of zinc potentials and zinc signals. Biometals. 2009; 22: 149157.
4. Mozheyko L.A. Classical staining methods in histology. Grodno: GrGMU; 2010 (in Russian).
5. Rebrova O.Yu. Statistical analysis of medical data. Application software package STATISTICA. Moskva: MediaSfera; 2002 (in Russian).
6. Beauchamp D. et al. Attenuation of
6. Beauchamp D. et al. Attenuation of gentamicin induced nephrotoxicity in rats by fleroxacin. Antimicrob. Agents Chemother. 1997; 41: 1237-1245.
7. Houghton D.C. et al. A light and electron microscopic analysis of gentamicin nephrotoxicity in rats. Am. J. Pathol. 1976; 82: 589-12.
8. Быков В. Л. Частная гистология человека (краткий обзорный курс), 2-е изд. СПб: СОТИС; 1997.
9. Шейбак В.М., Шейбак Л.Н. Биологи-
gentamicin induced nephrotoxicity in rats by fleroxacin. Antimicrob. Agents Chemother. 1997; 41: 1237-1245.
7. Houghton D.C. et al. A light and electron microscopic analysis of gentamicin nephrotoxicity in rats. Am. J. Pathol. 1976; 82: 589-12.
8. Bykov V. L. Private Histology (brief survey course), 2nd ed. SPb: SOTIS; 1997 (in Russian).
9. Sheybak V.M., Sheybak L.N. The biological role of taurine in mammals.
ческая роль таурина в организме млекопитающих. Медицинские новости. 2005; 10: 65-15.
10. Шейбак В. М, Шейбак Л. Н. Биосинтез и обмен таурина. Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2005; 1: 9-12.
11. Шейбак В. М., Шейбак Л. Н. Биологическая роль цинка и перспективы медицинского применения цинк-содержащих препаратов. Гродно: ГрГМУ; 2003.
Meditsinskie novostl. 2005; 10: 65-15 (In Russian).
10. Sheybak V. M., Sheybak L. N. Biosynthesis and exchange of taurine. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2005; 1: 9-12 (in Russian).
11. Sheybak V. M., Sheybak L. N. The biological role of zinc and zinc prospects for medical use-containing preparations. Grodno: GrGMU; 2003 (in Russian).
O.N. Basalai, E.Ch. Mikhalchuk, S.M. Zimatkin, M. I. Bushma, O. A. Borisenok
NEPHROPROTECTIVE ACTION OF COMBINATION OF TAURINE WITH ZINC DIASPARTATE
IN RATS WITH GENTAMICIN NEPHROPATHY
Education establishment «Grodno State Medical University» of Ministry of health of Republic of Belarus: M.V. Korablev department of pharmacology; department of histology, cytology and embryology, 230005, Grodno, Belarus
In rats with gentamicin nephropathy (gentamicin injected intra-abdominally, 60 mg/kg daily over 10 days), a combination of taurine with zinc diaspartate administrated in the stomach in the ratio of 1.0 g + 0.14g -250 mg/kg and particularly of 1.0+0.06 g - 500 mg/ kg ) has a nephroprotective effect that is proved by weakened lesions of cortical nephrons proximal convoluted tubules. Keywords: rats, gentamicin nepthropathy, combination of taurine with zinc diaspartate, nephroprotective action.
Материал поступил в редакцию 14.04.2015 г.
