CC BY
8
The list of references
1. Kosareva I.A. On Lud and Kuala social-cult groups of the Udmurts // Herald of Chelyabinsk State University. 2011. №34. P. 12-15.
2. Генинг В.Ф. Археологические памятники Удмуртии. Ижевск: Удмуртское книжное издательство, 1958. 192 с.
3. Капитонов В.И., Капитонова О.А. Значение священных рощ в сохранении редких и исчезающих видов растений и животных Удмуртии // Гуманитарный экологический журнал. 2002. Вып. 4. URL: http://www.ecoethics.ru/old/m08/x22.html
4. Капитонов В. И., Капитонова О.А., Лебедева С.Х., Перевощиков А.А. Современное состояние священных рощ на территории Удмуртии // Гуманитарный экологический журнал. 2002. Вып. 4. URL: http://www.ecoethics.ru/old/m08/x23.html
5. Капитонов В.И. Современное состояние и перспективы сохранения священных рощ в Удмуртии // Культурные памятники Камско-Вятского региона:
Материалы и исследования. Сб. ст. / отв. ред., авт. предисл. Н.И. Шутова. Ижевск: УИИЯЛ УрО РАН, 2004. С. 205-211.
6. Красная книга Удмуртской Республики. Изд. 2-е. / Под ред. О.Г. Барановой. Чебоксары: «Перфектум», 2012. 458 с.
7. Овсянникова Е. Кузёбай восьёс // Инвожо. 2001. №12. 60-68-тй б.
8. Останина Т.И. Кузебаевское городище. ГУ-У, VII вв. Каталог археологической коллекции. Ижевск: Изд. дом «Удмуртский ун-т», 2002. 112 с.
9. Шутова Н.И. Дохристианские культовые памятники в удмуртской религиозной традиции: Опыт комплексного исследования. Ижевск: УИИЯЛ УрО РАН, 2001. 304 с.
10. Шутова Н.И., Капитонов В.И., Кириллова Л.Е., Останина Т.И. Историко-культурный ландшафт Камско-Вятского региона: Коллективная монография / Науч. ред, авт. Введ. и закл. Н.И. Шутова; УИИЯЛ УрО РАН. Ижевск, 2009. 244 с.
О ВОЗМОЖНОСТИ КОРРЕКЦИИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА, ВЫЗВАННОГО ВВЕДЕНИЕМ В ПИЩЕВОЙ РАЦИОН ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ ХЛОРИДА КАДМИЯ С ПОМОЩЬЮ РЕАКЦИЙ ИЗОТОПНОГО D/H ОБМЕНА
Барышева Екатерина Владимировна
Аспирант, ГБОУ ВПО "Кубанский государственный медицинский университет", Краснодар
Басов Александр Александрович
Канд. мед наук, доцент, ГБОУ ВПО "Кубанский государственный медицинский университет", Краснодар
Арцыбашева Оксана Михайловна
Аспирант, ФГБОУ ВПО "Кубанский государственный университет", Краснодар
Значительный вклад в развитие и прогрессирование многих патологических состояний вносит повышение интенсивности свободнорадикального окисления (СРО), что может быть также связано с поступлением в организм различных экологически неблагоприятных факторов, в том числе ионов тяжелых металлов, содержание которых нередко повышено в промышленных регионах с развитой транспортной инфраструктурой. Усиленное образование свободных радикалов и реактивных молекул приводит к повреждению клеточных структур, и сопровождается повреждением нуклеиновых кислот, деформацией мембранных липопротеиновых комплексов клеточных мембран, изменением физико-химических свойств и активности мембраносвязанных ферментов, в частности ионных каналов, вызывая необратимые изменения в тканях и органах [13]. Одним из наиболее опасных токсических факторов, способным оказывать описанные выше мембрано-, фер-менто-, генотоксическое воздействия, является кадмий (Cd2+), который обладает высокой кумулятивной способностью и проявляет сродство к клеточным структурам почек, печени и сердца. Ионы кадмия накапливаясь в митохондриях, лизосомах и ядре, вызывают их ультраструктурные изменения, ингибируют сульфгидрильные группы белков и ферментов, снижая скорость метаболических процессов, вызывая гипоэнергетическое состояние клетки, нарушая углеводный обмен и синтез гликогена в печени. Известно, что локальные загрязнения сточными водами горнометаллургических комбинатов, производств красителей, никель-кадмиевых аккумуляторов, минеральных удобрений и прочих возможны даже после специальной очистки, так как содержат значительные количества
солей кадмия, а диффузно рассеянные антропогенные источники кадмия разной мощности вообще чрезвычайно различны, начиная от тепловых энергетических установок и моторов и заканчивая минеральными удобрениями и табачным дымом, в связи с чем попадание и накопление Cd2+ в организме представляет серьезную медико-экологическую проблему.
В основе патогенетических изменений в организме, связанных с нефро-, гепато- и кардиотоксическим воздействием кадмия, лежит нарушение процессов окислительного метаболизма и формирование окислительного стресса (ОС), обусловленное нарушением функционирования ферментного и низкомолекулярного звеньев антиокси-дантной системы (АОС), что объясняется специфическим воздействием кадмия, снижающим каталазную активность крови и тканей печени, уменьшающим количество восстановленных -групп на фоне усиленной продукции активных форм кислорода и свободных радикалов [10].
Поиск и разработка новых способов коррекции дисбаланса в работе прооксидантно-антиоксидантной системы показали, что повышение потенциала антирадикальной защиты в организме можно достичь при усилении реакций изотопного обмена, например, дейтерий-протий (Р/Н), в том числе путем введения в пищевой рацион воды с модифицированным изотопным составом со сниженным содержанием дейтерия (ВМИС ССД) по отношению к природному соотношению этих изотопов [5, 6, 14, 15].
Учитывая вышеизложенное, целью настоящей работы явилось изучение особенностей токсического воздействия кадмия на организм крыс, и оценка эффективности метаболической коррекции развивающихся нарушений СРО с помощью реакций изотопного обмена.
Материалы и методы исследования. Все эксперименты были выполнены на 48 крысах-самцах линии Ви-стар в возрасте 5,5±0,5 месяцев (масса тела 245±40 г, колебание по группе ±8 г). Все животные содержались при сходных условиях в отношении температуры, влажности, освещения, а также рациона питания. Моделирование эндогенной интоксикации осуществляли путем введения в пищевой рацион крыс раствора хлорида кадмия 200 мкг/100 г/сутки в течение 21 дня. Крысы были разделены на следующие группы:
а) группа 1 - животные с моделью кадмиевого эндоток-сикоза (n=16), которые на протяжение всей жизни потребляли минерализованную воду (150 ppm по дейтерию);
б) группа 2 - животные с моделью кадмиевого эндоток-сикоза (n=16), которые на протяжение всей жизни потребляли ВМИС ССД (40 ppm по дейтерию);
в) группа 3 - интактные животные (контроль, n=16), которые на протяжении всего эксперимента содержались в стандартных условиях и потребляли минерализованную воду (150 ppm по дейтерию).
Через три недели всех животных умерщвляли, после чего производили забор крови, а полученные органы (печень, почки, сердце) лиофилизировали в лиофильной сушилке ЛС 1000.
Воду с пониженным содержанием дейтерия получали на установке, разработанной в Кубанском государственном университете по методике [1, 11, 12] в модификации [4] с исходной концентрацией дейтерия в получаемой воде 40 ppm (по дейтерию). Минерализацию полученной воды, производили путем добавления минеральных солей для получения физиологически полноценного минерального состава (минерализация 314-382 мг/л: гидрокарбонаты 144-180 мг, сульфаты менее 1 мг, хлориды 60-76 мг, кальций 6 мг, магний 3 мг, натрий 50-58 мг, калий 50-58 мг), который был идентичен у воды с содержанием дейтерия 40 ppm и 150 ppm (по дейтерию).
Определение концентрации дейтерия в полученной воде и плазме крови были проведены на импульсном ЯМР спектрометре JEOL JNM-ECA 400MHz. по методике [2]. Для определения изотопного состава лиофилизированных органов лабораторных животных использовался масс-спектрометр DELTAplus, (Finnigan, Германия) по методике [3].
Биохимические исследования проводили на автоматическом биохимическом анализаторе Chem Well 2900 T (USA), используя наборы реактивов Spinreact (Spain). В качестве лабораторно-биохимических показателей эндо-токсикоза в плазме крови крыс определяли: общий белок, альбумин, аспартатаминотрансфераза (АСТ), аланинами-нотрансфераза (АЛТ), креатинин, мочевина, глюкоза. Интенсивность СРО определяли с помощью хемилюминес-ценции (ХЛ) на хемилюминометре «Lum-5773» (Россия), с использованием лицензионного программного обеспечения PowerGraph 3.3 [7].
Статистическую обработку полученных данных осуществляли методами вариационной статистики с использованием свободного программного обеспечения -системы статистического анализа R (R Development Core Team, 2008, достоверным считали различие при р<0,05).
Результаты и их обсуждение. В ходе проведенных исследований установлено, что при введении в пищевой рацион хлорида кадмия у животных 1 -й и 2-й групп развилось токсическое повреждение органов функциональной системы детоксикации. На основании биохимического анализа крови отмечено более существенное нарушение функции печени, что проявлялось в группе 1 повышением
АЛТ на 176,7% и АСТ на 105,2% (p<0,05 в сравнении с контролем), в тоже время в группе 2 подъем в крови цито-литических ферментов был менее выраженным: АЛТ на 55,2% (p<0,05 в сравнении с группой 1) и АСТ на 67,7%, что указывает на появление мембранопротективного эффекта при введении в пищевой рацион ВМИС ССД (табл. 1). Кроме того, у крыс в обеих опытных группах наблюдалось нарушение углеводного обмена: повышение уровня глюкозы в плазме крови составило 36,2% в 1-й группе и 41,3% во второй группе (p<0,05 в сравнении с контролем), что связано в том числе и с нарушением образования гликогена в клетках печени при ее токсическом поражении солями кадмия. Нефротоксическое действие Cd2+ сопровождалось снижением скорости клубочковой фильтрации, что подтверждалось повышением в плазме крови крыс из опытных групп уровня креатинина на 72,4% в первой группе (p<0,05) и 17,9% во второй группе (p>0,05 в сравнении с контролем). Менее выраженные изменения креа-тинина у животных 2-й группы можно объяснить умеренным диуретическим эффектом, наблюдающимся при использовании в пищевом рационе воды с резко сниженным содержанием дейтерия (40 ppm), который обусловлен адаптационными механизмами, направленными, по-видимому, на уменьшение градиента тяжелых изотопов водорода в крови и тканях организма в соответствии с законом постоянства изотопного состава. При этом не было выявлено статистически значимого отличия в содержании мочевины в крови крыс из обеих опытных групп, что можно объяснить нарушением образования последней из аммиака в гепатоцитах, в связи с токсическим ингибированием их ферментных систем, обеспечивающих реакции цитру-линового цикла, последнее, вероятно, приводит к развитию гипераммонемии, оказывающей в свою очередь дополнительное повреждающее воздействие на нервную и сердечно-сосудистую системы. Содержание общего белка и альбуминов в крови всех обследованных животных значимо не отличалось (p>0,05), что возможно обусловлено большей резистентностью к воздействию указанных выше суточных концентраций Cd2+ белоксинтезирующего аппарата гепатоцитов в сравнении с липопротеиновыми комплексами плазмалеммы, а также клинически несущественной протеинурией при умеренно выраженной нефро-патии.
Исследования изотопного обмена у животных, которым в пищевой рацион дополнительно вводили ВМИС ССД, показали, что во второй группе происходит усиление D/H обмена в крови и тканях, сопровождающееся уменьшением содержания дейтерия, наиболее существенное снижение которого выявлено в плазме крови - на 35,6% (p<0,05 в сравнении с контролем), менее выраженные, но достоверные изменения отмечены в лиофилизиро-ванных тканях почки - на 15,3% (p<0,05), печени - на 8,7% (p<0,05) и сердца - на 8,5% (p<0,05).
Подобные изменения изотопного состава тканей могут стимулировать метаболические процессы на клеточном уровне за счет замещения дейтерия на протий в активных и аллостерических центрах ферментов и соответственно уменьшать энергию активации субстрат-ферментных комплексов в катализируемых ими реакциях, в том числе участвующих в реализации неспецифической защиты, а также приводить к ускорению процессов транскрипции в условиях изменения энергетического потенциала гидратной оболочки нуклеиновых кислот при замещении HDO на Н2О [15], повышая адаптационные возможности организма [8, 9]. Такое влияние реакций изотопного обмена обусловлено обратно пропорциональной взаимосвязью энергии межмолекулярных колебаний и
массы образующих молекулу атомов, при которой энергия межмолекулярных колебаний всегда большая у соединения, образованного легкими изотопами, что обусловливает уменьшение энергии разрыва межмолекулярных связей у более легких изотопных группировок по сравнению с тяжелыми и может изменять термодинамические и термокинетические характеристики макромолекул, которые в процессе адаптации приводят к универсальной реакции неспецифического характера — количественному и структурному изменению гидратной оболочки макромолекул и
субмолекулярных образований, что повышает их устойчивость к воздействию повреждающего фактора. Происходящие изменения изотопного состава в крови и тканях у крыс второй группы приводили к уменьшению интенсивности СРО в крови на 11,2% и гомогенатах сердца и печени на 38,1% и 20,5% соответственно (р<0,05 в сравнении с группой 1), что указывает на усиление функциональной активности системы неспецифической защиты при введении в пищевой рацион ВМИС ССД.
Показатели биохимического анализа крови у крыс на 21-е сутки эксперимента (М±т).
Таблица 1
Показатель Группа 1 Группа 2 Группа 3
АЛТ 124,5±11,9* 67,6±4,8*# 45,0±2,7
АСТ 334,9±17,1* 273,7±10,5* 163,2±8,6
Креатинин 77,2±5,0* 52,8±6,1# 44,8±3,7
Мочевина 7,61±0,83 5,76±0,72 6,89±0,84
Глюкоза 7,9±0,4* 8,2±0,6* 5,8±0,3
Общий белок 60,85±1,37 54,40±2,05 60,86±1,93
Альбумин 31,12±1,59 28,73±1,41 32,51±1,16
Примечание. * -p<0,05 в сравнении с контрольной группой 3, # -p<0,05 в сравнении с опытной группой 1.
0,06
0,05
и
о
0,04
X
2 0,03
^ 0,02
0,01
0
1
группы
23 □ гомогенат печени б гомогенат сердца
Рис. Показатели свободнорадикального окисления плазмы крови и лиофилизированных тканей у крыс на 21 -е сутки эксперимента. Примечание. *-р<0,05 в сравнении с контролем (группа 3), ХЛ - хемилюминесценция.
^ плазма крови Е] гомогенат почки
В тоже время в гомогенатах почек у крыс 2-й группы показатель ХЛ оставался более высоким в сравнении с данными в 1 -й группе (рис.), такие результаты можно объяснить накоплением в крови последних в условиях сформированной нефропатии эндогенных токсических субстанций пептидной природы, способных ингиби-ровать свечение []. Следует отметить, что в тканях печени и сердца, отличающихся высокой метаболической активностью, повышение потенциала системы неспецифической защиты за счет реакций изотопного обмена позволило снизить повреждающее действие свободных радикалов на клеточные структуры.
Таким образом, на основании полученных результатов показана возможность длительного применения ВМИС ССД с целью повышения адаптационных возможностей организма лабораторных животных при кадмиевой интоксикации и в условиях ОС.
Выводы. В ходе проведенных исследований установлено токсическое воздействие хлорида кадмия на органы функциональной системы детоксикации, с преимущественным вовлечением в патологический процесс гепатоцитов, что сопровождающееся усилением СРО и формированием ОС при кадмиевой интоксикации. При
введении в пищевой рацион животных ВМИС ССД выявлена способность реакций изотопного обмена потенцировать работу системы неспецифической защиты организма лабораторных животных и снижать интенсивность СРО, в большей степени в гомогентах тканей с высокой метаболической активностью (сердце, печень), что также сопровождается уменьшением на 18-43% цитолитических процессов в этих органах. В тоже время в ткани почки не отмечено ингибирующего влияния ВМИС ССД на показатели СРО, что может быть связано с накоплением при развитии нефропатии низкомолекулярных метаболитов пептидной природы, способных в том числе снижать интенсивность ХЛ в органах, удаляющих средне- и низкомолекулярные эндотоксические субстанции.
Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МК-1568.2014.4, государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 1269).
Список литературы 1. Барышев М. Г. Электрохимический способ получения и биологические свойства воды с пониженным содержанием дейтерия / Барышев М. Г., Болотин С.
Н., Васильев Н. С., Джимак С. С., Долгов М. А., Фролов В. Ю. // Наука Кубани. 2010. №3. С.18-21.
2. Барышев М.Г. ЯМР и ЭПР исследование влияния воды с пониженным содержанием дейтерия на показатели прооксидантно-антиоксидантной системы у лабораторных животных / Барышев М.Г., Басов А.А., Болотин С.Н., Джимак С.С., Кашаев Д.В., Федосов С.Р., Фролов В.Ю., Малышко В.В., Власов Р.В. // Экологический Вестник научных центров ЧЭС. 2011. Вып. 3. С.16-20.
3. Барышев М.Г. Оценка антирадикальной активности воды с модифицированным изотопным составом с помощью ЯМР, ЭПР и масс-спектроскопии / Барышев М.Г., Басов А.А., Болотин С.Н., Джимак С.С., Федосов С.Р., Фролов В.Ю., Кашаев Д.В., Лы-сак Д.А., Шашков Д.И., Тимаков А.А. // Известия РАН. Серия Физическая. 2012. Т.76. №12. С. 15071510.
4. Барышев М.Г. Способы получения воды с пониженным содержанием дейтерия / Барышев М.Г., Болотин С.Н., Джимак С.С., Фролов В.Ю., Долгов М.А., Шашков Д.И., Петриев И.С., Пикула А.А. // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2013. №1. С.13-17.
5. Барышев М.Г. Воздействие воды с модифицированным изотопным составом на интенсивность сво-боднорадикальных процессов в эксперименте на лабораторных животных / Барышев М.Г., Басов А.А., Быков И.М., Павлюченко И.И., Джимак С.С., Сепиашвили Р.И. // Аллергология и иммунология. 2012. Т. 13. №4. С.314-320.
6. Барышев М.Г. О возможности применения воды с модифицированным изотопным составом и pH в мясной промышленности / Барышев М.Г., Джимак С.С., Долгов М.А., Дыдыкин А.С., Касьянов Г.И. // Известия вузов Пищевая технология. 2012. № 2-3. С.42-44.
7. Владимиров Ю.А., Проскурина Е.В. Свободные радикалы и клеточная хемилюминесценция // Успехи биологической химии. 2009. Т.49. С.341-388.
8. Григоренко Д.Е., Сапин М.Р., Федоренко Б.С. Влияние бездейтериевой легкой воды на состояние лимфоидной ткани селезенки у мышей в постлучевой период // Вестник новых медицинских технологий. 2010. Т. XVII. № 1 С.9-11.
9. Никифорович И.И. Состояние гидратации плазмы крови и эритроцитов у беременных с неосложнен-ным гестационным процессом и анемией / Никифо-рович И.И., Иванян А.Н., Литвинов А.В., Фаращук Н.Ф., Пугачева Е.С., Кокорева Е.В. // Российский вестник акушера-гинеколога. 2009. № 2. С.4-7.
10. Слюзова О.В. Влияние пренатальной и неонаталь-ной кадмиевой интоксикации на интенсивность пе-рекисного окисления липидов и активность глута-тионовой системы потомства белых крыс / Слюзова О.В., Степанова Е.В., Темралеева А.Д., Киреев Р.А., Игнатов В.В. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2008. Т. 146. № 7. С.46-49.
11. Способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия: пат. РФ № 2438765; заявл. 25.05.2010; опубл. 10.01.2012.
12. Способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия: пат. РФ № 2438766; заявл. 25.05.2010; опубл. 10.01.2012.
13. Dean T.R., Fu S., Stocker R., Davies M.J. Biochemistry and pathology of radical-mediated protein oxidation // Biochem. J. 2007. Vol.324. P.1-18.
14. Olariu L., Petcu M., Cuna S., Pup M., Tulgan C., Brudiu I. The role of deuterium depleted water (DDW) administration in blood deuterium concentration in Cr (VI) intoxicated rats // Lucrari ¡jtiinlifice medicina veterinara. 2010. Vol. XLIII (2). P.193-196.
15. Wang H., Zhu B., He Z., Fu H., Dai Z., Huang G., Li B., Qin D., Zhang X., Tian L., Fang W., Yang H. Deuterium-depleted water (DDW) inhibits the proliferation and migration of nasopharyngeal carcinoma cells in vitro // Biomedicine & Pharmacotherapy. 2013. V.67. P.489-496.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ АКТИВНОСТИ у-ОБЛУЧЕНИЯ И СОЕВОГО БЕЛКА, БОГАТОГО ИЗОФЛАВОНАМИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА РАННИХ СРОКАХ РАЗВИТИЯ ОПУХОЛИ САРКОМА-180
Береснева Юлиана Викторовна Ибрагимов Фазыл Ахмедович Ассесорова Юлиана Юрьевна
Канд. биол. наук, старший научный сотрудник ИБОХАН РУз, Ташкент
На сегодняшний день у-облучение, наряду с химиотерапией, продолжает входить в число наиболее распространенных средств воздействия на рост и развитие злокачественных новообразований. Однако несмотря на использование для лучевой терапии опухолей новейшей аппаратуры и точные расчеты уровня воздействия, эффективность у-облучения в плане повреждающего воздействия на опухолевые клетки не является абсолютной. Кроме того, лучевая терапия сопровождается проявлением ряда тяжелых побочных действий, самым значимым из которых является нарушение кроветворения и дестабилизация иммунной системы организма, подвергшегося такому воздействию [4, 6].
В связи с этим актуальным является поиск возможностей снижения побочного действия лучевой терапии. Решение данной проблемы возможно лежит в применении средств, нивелирующих или снижающих негативные последствия у-облучения на организм, или же средств, обладающих тормозящим рост опухоли воздействием, не менее эффективных, чем у-облучение, но не оказывающих тяжелых побочных эффектов. В идеале такие средства могли бы стать адекватной заменой лучевой терапии.
В Институте биоорганической химии АН РУз получена стандартизированная комбинация полипептидов из соевой муки с молекулярной массой 12,5-79,0 кДа, обогащенная изофлавонами (содержание дайдзеина на грамм
