CC BY
33
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 85-89
УДК: 546.56-099:616.61-546.41.001.6 DOI: 10.12737/20430
ОСОБЕННОСТИ ПОЧЕЧНЫХ ЭФФЕКТОВ СУЛЬФАТА МЕДИ У КРЫС В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПОКАЛЬЦИЕМИИ
М.Р. БУЗОЕВА
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Осетинская государственная медицинская академия», Пушкинская ул., 47, РСО-Алания, г. Владикавказ, 362025, e-mail: buzoevamarina@mail.ru
Аннотация. Цель исследования работы заключается в изучении особенностей изменения элек-тролитовыделительной функции почек под влиянием сульфата меди в условиях гипокальциемии, вызванной введением кальцитонина. Экспериментальную гипокальциемию у крыс линии Вистар получали подкожным введением кальцитонина (препарат «Миакальцик») в дозе 0,6 ЕД/100г на протяжении 28 дней. Сульфат меди вводили внутрижелудочно с помощью зонда, в дозе 10 мг/кг и 20 мг/кг также ежедневно на протяжении одного месяца. Для изучения функции почек в условиях спонтанного диуреза животные помещались в обменные клетки, где в течение шести часов у них собиралась моча. По завершении эксперимента часть животных забивалась под тиопенталовым наркозом для исследования крови. В плазме крови и собранной моче определяли концентрацию креатинина, общего белка, общего кальция, а также содержание натрия и калия. Исследования показали, что кальцито-нин-опосредованная гипокальциемия усиливает эффекты сульфата меди, что проявляется в увеличении спонтанного диуреза, за счет уменьшения канальцевой реабсорбции воды, возрастании выведения с мочой электролитов, протеинурии и понижении осмолярности мочи.
Ключевые слова: тяжелые металлы, сульфат меди, кальцитонин, гипокальциемия.
FEATURES RENAL EFFECTS OF COPPER SULFATE IN RATS IN THE CONDITIONS OF EXPERIMENTAL HYPOCALCEMIA
M.R. BUZOEVA
State Educational Institution of Higher Professional Education "North-Ossetian State Medical Academy", Pushkinskaya str., Vladikavkaz, 362025, e-mail: buzoevamarina@mail.ru
Abstract. The research purpose was to study the features of changes of the electrolyte excretory renal function under the copper sulfate influence in a hypocalcemia caused by the introduction of calcitonin. In Wistar rats an experimental hypocalcaemia was obtained by subcutaneous administration of calcitonin (drug "Miacaldc") at a dose of 0.6 U / 100 g for 28 days. Copper sulfate was administered intragastrically by gavage at a dose of 10 mg / kg and 20 mg / kg and daily for one month. To the study of renal function in a spontaneous diuresis, the animals were placed in metabolic cages to collect urine for six hours. At the end of the experiment, blood analysis on the part of animals under thiopental anesthesia was conducted. The concentration of creatinine, total protein, total calcium, and sodium and potassium content was determined in plasma and collected urine. Calcitonin is mediated hypocalcemia, it enhances the effects of copper sulfate, which is manifested in an increase in spontaneous urine output by reducing tubular water reabsorption, an increase in urinary excretion of electrolytes, proteinuria and decrease urine osmolarity.
Key words: heavy metals, copper sulfate, calcitonin, hypocalcemia.
Антропогенное поступление тяжелых и превышение её концентрации способно вызывать цветных металлов в окружающую среду пред- интоксикацию организма [3]. Избыток меди мо-ставляет собой угрозу для здоровья населения. жет приводить к угнетению активности фермент-Несмотря на то, что медь относится к эссенци- ных систем [4], снижению образования макроэр-альным микроэлементам и участвует во многих гов, падению активности Na+-K+-АТФ-азы, участ-жизненно важных биологических реакциях [4], вующей в регуляции трансмембранного транс-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 85-89
порта натрия и калия в организме [7]. Под влиянием избытка солей меди происходит угнетение скорости клубочковой фильтрации мочи и уровня канальцевой реабсорбции воды [9]. В некоторых работах показано [10,11], что тяжелые металлы способны замещать или подражать действию некоторых незаменимых микронутриентов (в частности кальция), но не способны затем обеспечивать адекватную реализацию жизненно важных функций. Показано, что при недостаточной обеспеченности организма кальцием происходит активация кальциевых эпителиальных каналов в почках и кишечнике, и некоторые тяжелые металлы ввиду конкурентных взаимоотношений легко проникают и усиленно накапливаются в организме [12,13]. Следовательно, состояние кальциевого обмена должно отражаться на степени токсического воздействия металлов. Ранее в исследованиях нашей лаборатории [1,2,5,6,8] было показано, что экспериментальные гипо- и ги-перкальциемия меняют выраженность поражения почек и сердца тяжелыми металлами. В связи с этим нам представилось интересным изучить изменения электролитовыделительной функции почек под влиянием сульфата меди в условиях гипокальциемии, вызванной введением кальци-тонина.
Материалы и методы исследования. Исследования проведены на крысах самцах линии Вистар массой 200-300 г. При проведении экспериментов руководствовались статьёй 11-й Хельсинской декларации всемирной медицинской ассоциации (1964) и Правилами лабораторной практики в Российской Федерации (Приказ МЗ РФ от 19.06.2003 №267). Животные в течение эксперимента находились на стандартном пищевом рационе и имели свободный доступ к воде и пище в течение суток. Световой режим - естественный. Состояние гипокаль-циемии у крыс создавалось путем парэнте-рального введения кальцитонина (препарат «Миакальцик»), который инъецировался ежедневно подкожно в дозировке 0,6 ЕД/100 г массы тела на протяжении 28 дней. Внутрижелу-дочное введение сульфата меди в количестве 10,0 и 20,0 мг/кг массы (в пересчете на металл) осуществлялось спустя 2 часа, в тот же день, в течение одного месяца.
Сравнительный анализ исследований почечных эффектов сульфата меди был произведен в 6 группах животных (по 12 крыс в каж-
дой): 1) интактные (фоновые) животные; 2) крысы с внутрижелудочным введением сульфата меди в дозе 10,0 мг/кг (Си10); 3) крысы с внут-рижелудочным введением сульфата меди в дозе 20,0 мг/кг (Си20); 4) группа животных с подкожным введением кальцитонина (К); 5) крысы с внутрижелудочным введением сульфата меди в дозе 10,0 мг/кг и одновременным введением кальцитонина подкожно (К+Си10); 6) крысы с внутрижелудочным введением сульфата меди в дозе 20,0 мг/кг и одновременным введением кальцитонина подкожно (К+Си20).
Для изучения функции почек в условиях спонтанного диуреза животные помещались в обменные клетки, где в течение шести часов у них собиралась моча. По завершении эксперимента часть животных забивалась под тиопен-таловым наркозом для исследования крови. В плазме крови и собранной моче определяли концентрацию креатинина, общего белка, общего кальция на спектрофотометре PV1251C-26 с помощью наборов «АгатМед» (Россия), содержание натрия и калия с помощью пламенной фотометрии на автоматизированном пламенном фотометре ФАП-2. Расчёт показателей водо- и электролитовыделительной функции почек производили по формулам Наточи-на Ю.В. (1974). Измеряли осмотическое давление мочи с помощью метода криоскопии на миллиосмометре «Osmomat-2». Для статистической обработки полученных данных использовался параметрический метод сравнения средних величин с помощью t-критерия Стьюдента. Графики строили в программе Microsoft Excel.
Результаты и их обсуждение. Изучение функционального состояния почек животных, которым в течение месяца подкожно вводили кальцитонин, выявило увеличение (р<0,001) объема 6-часового спонтанного диуреза относительно показателей фоновых животных. Увеличение диуреза было обусловлено возрастанием скорости клубочковой фильтрации и снижением канальцевой реабсорбции воды (р<0,001) (рис. 1).
Под влиянием внутрижелудочного введения сульфата меди в дозе 10 мг/кг массы на протяжении месяца уровень шестичасового диуреза (р<0,001), несмотря на уменьшение канальцевой реабсорбции воды, снизился (рис. 1). Введение сульфата меди в дозе 20 мг/кг, напротив, способствовало возникновению полиурии, как за счёт резкого угнетения канальцевой реабсорбции
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2016 - Т. 23, № 2 - С. 85-89 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 85-89
воды, так и увеличения (р<0,01) скорости клубоч-ковой фильтрации в почках (рис. 1).
Скорость клубочковой фильтрации
25 20
О
° 15
О
а
■г 10
л
5 0
п£п
фон Cu10 Cu20
K K+Cu10 K+Cu20
Канальцевая реабсорбция воды
100
99,8 99,6 99,4 99,2 99 98,8 98,6
i
фон
K+Cu10 K+Cu20
Рис. 1. Изменение объёма спонтанного диуреза и основных процессов мочеобразования. Примечание: Си10- группа животных с введением сульфата меди в дозе 10мг/кг; Си20- группа животных с введением сульфата меди в дозе 20мг/кг; К-группа с введением кальцитонина; К+Си10- животные с одновременным введением кальцитонина и сульфата меди 10 мг/кг; К+Си20-животные с одновременным введением кальцитонина и сульфата меди 20 мг/кг
Интрагастральное введение сульфата меди в дозе 10 мг/кг животным с кальцитониновой гипокальциемией не повлияло на объём спонтанного диуреза, а в большей дозе 20 мг/кг характеризовалось довольно выраженной поли-урией, вызванной как незначительным увеличением скорости клубочковой фильтрации, так и падением канальцевой реабсорбции воды (р<0,001), обусловленной токсическим влиянием сульфата меди.
Влияние на гомеостазис кальция и его обработку в почках имело примерно однонаправленный характер во всех исследуемых группах: наблюдалась гипокальциемия, обусловленная потерей иона с мочой за счет снижения его ка-нальцевой реабсорбции (р<0,01 и р<0,001) и увеличение клубочковой ультрафильтрации катиона. Исключение составила группа животных с введением сульфата меди в дозе 20,0 мг/кг, когда лишь незначительное падение канальцевой реабсорбции кальция могло способствовать поддержанию его содержания в плазме крови на фоновом уровне (рис. 2).
Во всех экспериментальных группах, за исключением животных с интоксикацией солью меди в дозе 10 мг/кг, мы наблюдали достоверное (р<0,001) увеличение экскреции натрия и калия с мочой (табл.).
Таблица
Изменение экскреции электролитов и белка, осмолярности мочи (М±м)
Условия опыта Экскреция Na Экскреция K Экскреция белка Осмоляр-ность мочи
мкмоль/л мг/час/100 г осм/л
II III V VI
Фон 8,8±0,33 4,9±0,22 0,09±0,007 1,9±0,04
Cu10 6,7±0,34* 5,65±0,32 0,14±0,007* 2,1±0,02*
Cu20 13,3±0,09* 6,3±0,31* 0,15±0,008* 1,02±0,04*
K 10,4±0,22* 7,1±0,33* 0,93±0,07* 1,27±0,03*
K+Cu10 12,3±0,56* 9,5 ±0,13* 0,13±0,003* 1,3±0,03*
K+Cu20 14,5±0,75* 8,81±0,4* 0,14±0,003* 1,1±0,02*
Примечание: * - статистическая значимость различий по сравнению с фоном; М - выборочное среднее; м - ошибка среднего; Си10 - группа животных с введением сульфата меди в дозе 10 мг/кг; Си20 - группа животных с введением сульфата меди в дозе 20 мг/кг; К - группа с введением кальцитонина; К+Си10 - животные с одновременным введением кальцитонина и сульфата меди 10 мг/кг; К+Си20 - животные с одновременным введением кальцитонина и сульфата меди 20 мг/кг.
Осмотическое давление мочи снижалось во всех сериях опыта, и наиболее выраженная ги-поосмолярность характерна была для животных с интоксикацией сульфатом меди в дозе 20 мг/кг, что, вероятнее всего отражает токсическое повреждение канальцевого аппарата и нарушение концентрационной функции почек. Увеличение выведения гипоосмотичной мочи на фоне каль-цитонин- опосредованной гипокальциемии можно объяснить способностью кальцитонина
K
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 85-89
изменять чувствительность V рецепторов к ва-зопрессину и влиять на активность транспортных систем натрия и хлорида.
Свидетельством поражения фильтрационного барьера и деструктивных изменений почечных канальцев явилось достоверное увеличение (р<0,001) экскреции белка с мочой как на фоне введения только сульфата меди, так и в группах с фоновой экспериментальной гипо-кальциемией и использованием сульфата меди в обеих дозировках (табл.).
Таким образом, в условиях экспериментальной гипокальциемии усиливаются эффекты сульфата меди, что выявляется в увеличении диуреза, за счет снижения канальцевой реаб-сорбции воды, увеличении экскреции катионов с мочой, протеинурии и понижении осмоляр-ности мочи.
Выводы:
1. Интрагастральное введение сульфата меди в дозе 10 мг/кг способствует понижению диуреза, а в дозе 20 мг/кг приводит к полиурии, возникающей вследствие угнетения ка-нальцевой реабсорбции воды;
2. В условиях кальцитониновой гипокальциемии хроническая интоксикация сульфатом меди в обеих дозировках приводит к уменьшению канальцевой реабсорбции воды и, следовательно, увеличению объёма спонтанного диуреза; увеличению экскреции натрия, калия и кальция с мочой;
3. Введение сульфата меди на протяжении месяца в дозах 10,0 и 20,0 мг/кг на фоне экспериментальной гипокальциемии приводит к протеинурии и снижению осмоляр-ности мочи.
Рис. 2. Изменение почечной обработки кальция Примечание: Сы10- группа животных с введением сульфата меди в дозе 10 мг/кг; Cu20- группа животных с введением сульфата меди в дозе 20 мг/кг;
К-группа
с введением кальцитонина; K+Œ10- животные с одновременным введением
кальцитонина и сульфата меди 10 мг/кг; K+Œ20- животные с одновременным введением кальцитонина и сульфата меди 20 мг/кг
Литература
References
1. Брин В.Б., Митциев А.К., Митциев К.Г. Способ коррекции нефротоксического действия кадмия в эксперименте // Вестник новых медицинских технологий. 2011. Т.18, №2. С. 194-195.
2. Брин В.Б., Митциев К.Г., Митциев А.К., Кабисов О.Т. Влияние экспериментальной гиперкальциемии на кардиоваскулярные проявления экспериментальной медной интоксикации // Вестник новых медицинских технологий. 2014. №2. С. 83-86.
3. Нефропатия в регионе, загрязненном солями тяжелых металлов, возможности лечебно-
Brin VB, Mittsiev AK, Mittsiev KG. Sposob korrektsii nefrotoksicheskogo deystviya kadmiya v eksperimente. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2011;18(2):194-5. Russian.
Brin VB, Mittsiev KG, Mittsiev AK, Kabisov OT. Vliya-nie eksperimental'noy giperkal'tsiemii na kardiovasku-lyarnye proyavleniya eksperimental'noy mednoy intok-sikatsii. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2014;2:83-6. Russian.
Ignatova MS, et al. Nefropatiya v regione, zagryaz-nennom solyami tyazhelykh metallov, vozmozhnosti
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 2 - P. 85-89
профилактических мероприятий / Игнатова М.С. [и др.] // Терапевтический подход. 2004. №1. С. 33-37.
4. Мартынова С.Н., Зовский В.Н. Метаболические эффекты кобальта и меди. Экспериментальная и клиническая медицина, 2010. С. 42-49.
5. Митциев К.Г., Брин В.Б., Бабаниязов Х.Х., Пронина Н.В. Способ профилактики токсического действия свинца у экспериментальных животных при хроническом отравлении. Патент на изобретение RUS 2358328 06.03.2008.
6. Митциев К.Г., Брин В.Б., Митциев А.К., Кабисов О.Т. Влияние гиперкальциемии, вызванной кальцитрио-лом, на функциональное состояние сердечнососудистой системы // Владикавказский медико-биологический вестник. 2012. T.XIV, №22. С. 120-123.
7. Рослая Н.А. особенности клиники и течения профессиональных токсико-пылевых бронхитов у рабочих, подвергающихся воздействию вольфрама и кобальта // Вестник РАМН. 2004. №3. С. 42-45.
8. Цаллаева Р.Т., Брин В.Б. Влияние экспериментального гипервитаминоза Д-3 на почечные эффекты ин-трагастрального и парентерального введения хлорида цинка // Кубанский научный медицинский вестник. 2014. №2. С. 122-126.
9. Chronic lead poisoning: a «forgotten» cause of renal disease / Benielloun M. [et all.] // Saudi J. Kidney Dis. Transpl. 2007. Vol. 18, №1. P. 83-86.
10. Bridges C.C., Zalups R.K. Molecular and ionic mimicry and the tansport of tozic metals // Toxicology and Applied Pharmacology. 2005. Vol.204, №3. P. 274-308.
11. Garza A., Vega R., Soto E. Cellular mechanisms of lead neurotoxicity // Med Sci Monit. 2006. Vol. 12, №3. P. 5765.
12. Human TRPV 5 and TRPV 6: Key players in cadmium and zinc toxicity / Kovacs [et al.] // Cell Calcium. 2013. Vol. 54, №4. P. 276-286.
13. Marchetti C. Role of calcium channels in heavy metal toxicity // ISRN Toxicol. 2013. Vol. 2013. Article ID 184360.
lechebno-profilakticheskikh meropriyatiy. Terapev-ticheskiy podkhod. 2004;1:33-7. Russian. Martynova SN, Zovskiy VN. Metabolicheskie effekty kobal'ta i medi. Eksperimental'naya i klinicheskaya meditsina; 2010. Russian.
Mittsiev KG, Brin VB, Babaniyazov KhKh, Pronina NV; inventors. Sposob profilaktiki toksicheskogo deystviya svintsa u eksperimental'nykh zhivotnykh pri khroni-cheskom otravlenii. Russian Federation patent RU 2358328. 2008. Russian.
Mittsiev KG, Brin VB, Mittsiev AK, Kabisov OT. Vliya-nie giperkal'tsiemii, vyzvannoy kal'tsitriolom, na funktsional'noe sostoyanie serdechno-sosudistoy siste-my. Vladikavkazskiy mediko-biologicheskiy vestnik. 2012;XIV(22):120-3. Russian.
Roslaya NA. osobennosti kliniki i techeniya professional'nykh toksiko-pylevykh bronkhitov u rabochikh, podvergayushchikhsya vozdeystviyu vol'frama i kobal'ta. Vestnik RAMN. 2004;3:42-5. Russian.
Tsallaeva RT, Brin VB. Vliyanie eksperimental'nogo gipervitaminoza D-3 na pochechnye effekty intragastral'nogo i parenteral'nogo vvedeniya khlorida tsinka. Kubanskiy nauchnyy meditsinskiy vestnik. 2014;2:122-6. Russian.
Benielloun M, et all. Chronic lead poisoning: a «forgotten» cause of renal disease. Saudi J. Kidney Dis. Transpl. 2007;18(1):83-6.
Bridges CC, Zalups RK. Molecular and ionic mimicry and the tansport of tozic metals. Toxicology and Applied Pharmacology. 2005;204(3):274-308. Garza A, Vega R, Soto E. Cellular mechanisms of lead neurotoxicity. Med Sci Monit. 2006;12(3):57-65.
Kovacs, et al. Human TRPV 5 and TRPV 6: Key players in cadmium and zinc toxicity. Cell Calcium. 2013;54(4):276-86.
Marchetti C. Role of calcium channels in heavy metal toxicity. ISRN Toxicol. 2013;2013. Article ID 184360.
