CC BY
87
кагпти.кг • КазНМУ • N01-2016 •
ПАТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ МЕТАЛЛ-ИНДУЦИРОВАННЫХ КОГНИТИВНЫХ ДИСФУНКЦИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
А.Н.НУРМУХАМБЕТОВ, А.М.КАРЧАЛОВА, М.К.БАЛАБЕКОВА, В.В.ТРУБАЧЕВ
Казахский Национальный медицинский университет имени С.ДАсфендиярова Кафедра патофизиологии
УДК 577.2:574:616-002:612.017.014
В работе исследовано влияние гипокситерапии на животных, затравленных бихроматом калия и ванадатом аммония. Установлено, что влияние соединений тяжелых металлов нарушало высшую нервную деятельность, в частности пространственную память по внешним ориентирам и формирование «навигационной (мысленной) карты», тогда как адаптация к прерывистой нормобарической гипокситерапии коррегировала металлиндуцированное снижение показателей у затравленных животных. Адаптацияк прерывистой гипоксии животных, получавших по 5 мг/кг массы тела бихромата калия и ванадата аммония в течение шести дней, существенно улучшает пространственную память по внешним ориентирам и формирование «навигационной (мысленной) карты».
Ключевые слова: тяжелые металлы, пространственная память, водный лабиринт, крысы, гипокситерапия, адаптация
Широко известно нейротоксическое влияние тяжелых металлов [1].Показано, что при увеличении концентрации свинца в крови на каждые 10 мкг/дл выше 25 мкг/дл снижается Щ на 1-5 пунктов. [2].
Между тем, способы коррекции нейротоксического влияния тяжелых металлов остаются все еще несовершенными. Многие препараты, применяемые при интоксикациях тяжелыми металлами оказывают ряд серьезных побочных действий [3] и могут быть использованы лишь при явно выраженных отравлениях.
Установлено, что в патогенезе нейротоксического эффекта солей тяжелых металлов важное значение имеет оксидативный стресс и индукция пероксидации липидов, приводящая к повреждению мембран нейронов [4]. При этом доказано, что предварительная тренировка животных к воздействию слабых и кратковременных стрессорных раздражителей может стимулировать многие адаптивные механизмы организма [5].
В свете изложенных данных, исследования с адаптацией к повторным слабым стрессорным раздражителям могут быть важными в поисках способов повышения резистентности организма к болезнетворным факторам. Таким стрессорным раздражителем может служить адаптация организма к прерывистой гипоксии.
Показано, что умеренная гипоксия повышает устойчивость нейронов в культуре клеток коры головного мозга крыс к повреждению при ишемии, реперфузии и эксайтотоксичности [6].
Поскольку гипоксия является ключевым механизмом развития большинства патологических процессов и болезней, тренировка гипоксией с целью увеличения функциональных резервов компенсаторных
антигипоксических реакций рассматривается как один из основных немедикаментозных способов адаптационной медицины [7]. Показано, что предварительная адаптация крыс к гипоксии приводит к меньшим нарушениям процессов памяти и когнитивных функций мозга при интоксикации нейротоксическим препаратом Abeta [8]. В нашей лаборатории установлено, что адаптация к прерывистой нормобарической гипоксии животных, получавших пероральноацетат свинца и бихромат калия, существенно улучшает психоэмоциональное состояние и процессы научения, запоминания вновь приобретенных навыков в условных реакциях активного и пассивного избегания, а также пространственную память по внешним ориентирам в водном лабиринте[9].
Однако влияние гипокситерапии при нейротоксическом действии хрома и ванадия не исследовано. Цель исследования. Выяснение возможностей патогенетической коррекции металлиндуцированных
когнитивных дисфункций экспериментальных животных при помощи адаптации к прерывистой гипоксии. Материалы и методы исследования. Исследования проводили на 30 белых крысах-самцах, м.т. 180-270 г, содержавшихся в условиях вивария со свободным доступом к пище и воде. Животные подразделены на 3 серии опытов по 10 особей в каждой: 1-серия контрольные крысы; 2-серия животные, получавшие перорально бихромат калия (БК) и ванадат аммония (ВА) по 5 мг/кг м.т. в течении 6 сут; контрольные крысы получали физиолгический раствор ЫаС1. 3-серия - особи, подверженные адаптации к нормобарической гипоксии по 60 мин ежедневно, начиная с четвертых суток после начала введения соединений металлов в течении 6 суток. Затем исследовали способности животных к навигационному научению в водном лабиринте. После этого крыс дополнительно подвергали гипокситерапии в течении Здней, с последущими повторными исследованиями закрепления энграмм памяти в водном лабиринте. Адаптацию к гипоксии проводили при помощи гипоксикатора, дозирующего поступление атмосферного воздуха с 10% содержанием О2в подключенную пластиковую камеру, размерами 150х100х40см, куда были помещены животные. Тест водного лабиринта Морриса проводили в бассейне 1,5м х 1,5м, глубиной 0,5 м. Вода в бассейне, температурой 24-26°С, была замутнена добавлением сухого молока. В воде устанавливали безопасную платформу, поверхность которой была скрыта на 0,5 см под уровнем воды. Крысу опускали в воду и засекали вермя поиска платформы в 6 попытках. Находя платформу крыса выбиралась из воды, где она находилась в течении 15 с. После этого животного вытаскивали из бассейна и через 60 с повторяли опыт. В первых 3 попытках исследовали пространственную память по внешним ориентирам. Через 30-40 мин поменяли место расположения платформы. В этих условиях повторно исследовали продолжительность поиска платформы в 3попытках. Через 3 сут после первого опытного сеанса проверяли сохранение энграмм памяти после дополнительной 3-дневной адаптации животных к гипоксии.
Полученные данные статистически обработаны при помощи ППП 51аЙ8Йса 7.0 непараметрическим методом. Опыты проводили с соблюдением всех этических норм обращения с животными, утвержденными в ЛЭК КазНМУ им С. Асфендиярова (Регистрационный №149. Протокол №2 от 04.03.2015).
Результаты и обсуждение. Если контрольные особи в первом опытном сеансе тратили время на поиск безопасной платформы22,5;12,5 и 12,0 с.соответственнов первых 3х попытках, тогда каку животных подверженных воздействию соединений металлов время потраченное на поиск
ВЕСТНИК
• Ns1 -201 6 • КазНМУ • kaznmu.kz
платформыпревышало на 33,3; 84,0 и 191,7%% больше, чем контроле (табл.1). Эти данные позволяют заключить, что под влиянием соединений металлов у опытных особей ухудшается способность к навигационному научению и пространственная память по внешним ориентирам. Проверка сохранения энграмм памяти во втором опытном
сеансе через 3-сут после первого опытного сеанса показала, что контрольные крысы улучшили показатели к 3-попытке до 9 с, тогда как особи, получавшие соединения металлов лишь до 20 с. (Таблица 2). Таким образом, введение БК и ВА у животных существенно ухудшало процессы запоминания вновь приобретенных навыков.
Таблица 1 -Время продолжительности поиска безопасной платформы в тесте водный лабиринт Морриса [Ме в сек, (25%-75%
Серии Время поиска платформы до перестановки Время поиска платформы после перестановки
Попытка 1 Попытка2 Попытка3 Попытка 1 Попытка 2 Попытка 3
Контроль 22,5 (18-25) 12,5 (11-16) 12,0 (11-12) 16,0 (15-22) 13,0 (12-15) 10,5 (9-12)
Металлы 33,0* (32-36) 23,0* (23-24) 35,0* (32-40) 25,5* (25-36) 26,0* (24-26) 25,0* (21-36)
Металлы + гипоксия 25,0** (21-36) 24,5 (24-26) 14,5** (12-16) 22,0** (18-25) 16,0** (15-19) 9,5** (9-12)
Примечания: *Р<0,05 по отношению к данным контроля, **Р<0,05 по сравнению с нелеченными животными.
Известно, что после смены места безопасной платформы у животных формируется «мысленная когнитивная карта», с помощью которой они находят цель [10]. Полученные данные показали, что после изменения места расположения платформы контрольные крысы на ее поиск тратили время 16,0; 13,0 и10,5 с. соответственно в первых трех попытках, тогда как опытные животные, получавшие соединения металлов, ее находили на 59,4; 100,0 и 138,0%позже, чем в контроле (Р<0,05) (табл.1). Таким образом, под влиянием металлов у животных было существенно нарушено формирование «когнитивной карты», т.е. мысленного навигационного плана.
Шестидневная тренировка опытных особей гипоксией заметно улучшала по сравнению с нелеченными животными пространственную память по внешним ориентирам,
особенно значимо к 3-попытке поиска безопасной платформы. У этих животных отмечалось также значительное улучшение формирования «когнитивной карты» (Таблица 1).
Проверка сохранения приобреттенных навигационных навыков через 3 сут после первого опытного сеанса и 9-дневной гипокситерапии показала, что у опытных особей, получавших соединения металлов, закрепление энграмм пространственной памяти и формирование «когнитивной карты» после перестановки платформы были статистически значимо в меньшей степени, чем в контроле (Таблица 2). Тогда как гипокситерапия животных, подверженных к воздействию БК и ВА, существенно улучшала эти показатели, приближая к величинам контрольного уровня (Таблица 2).
Таблица 2 - Время продолжительности поиска безопасной платформы в тесте водный лабиринт Морриса [Ме сек, (25%-75%
Серии Время поиска платформы до перестановки Время поиска платформы после перестановки
Попытка 1 Попытка2 Попытка3 Попытка 1 Попытка 2 Попытка 3
Контроль 20,0 (18-22) 11,5 (9-12) 9,0 (8-12) 14,0 (12-15) 12,5 (10-16) 11,0 (8-12)
Металлы 28,5* (26-32) 20,5* (18-22) 20,0* (19-22) 25,0* (23-28) 21,5* (18-25) 21,5* (18-24)
Металлы + гипоксия 19,5** (16-22) 13,5 (1116) 12,0** (10-12) 17,0** (14-19) 12,0** (11-14) 10,0** (9- 12)
Таким образом, адаптация к прерывистой гипоксии животных, получавших по 5 мг/кг м.т. бихромата калия и ванадата аммония в течение шести дней, существенно
улучшает пространственную память по внешним ориентирам и формирование «навигационной (мысленной) карты».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Liu L, Xu X, Yekeen TA et al Assessment of association between the dopamine D2 receptor (DRD2) polymorphism and neurodevelopment of children exposed to lead. // Environ Sci Pollut Res Int. - 2014. - №2. - С. 512-536.
2 Andrade V., Mateus M.L., Santos D et al. Arsenic and manganese alter lead deposition in the rat // Biol Trace Elem Res. - 2014. - №3. - С. 384-391.
3 Применение полигексаметиленгуанидинфосфата в качестве антидотного средства при интоксикациях тяжелыми металлами у экспериментальных животных // freepatent.ru URL: http://www.freepatent.ru/patents/2234923 (дата обращения: 10.06.2015).
4 Carpenter D.O., Nevin R. Environmental causes of violence // Physiology and Behavior. - 2010. - №2. - С. 260-268.
5 Нурмухамбетов А.Н. Патогенетические основы техногенных поражений систем организма // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы патофизиологии». - Алматы: 2008. - С. 10-19.
6 Tapia P.C. Sublethal mitochondrial stress with an attendants toichiometric augmentation of reactive oxygen species may precipitate many of the beneficial alterations in cellular physiology produced by caloric restriction, intermittent fasting, exercise and dietary phytonutrients:"Mitohormesis" for healt hand vitality // MedHypotheses. - 2006. - №6. - С. 832-843.
7 Dongdong Li, Tao Baj, James R. Brorson. Adaptation to moderate hypoxia protects cortical neurons against ischemia-reperfusion injury and excitotoxicity independently of HIF-1a // Experimental Neurology. - 2011. - №2. - С. 302-310.
8 Солкин А.А., Белявский Н.Н., Кузнецов И.И., Николаева А.Г. Основные механизмы формирования защиты головного мозга при адаптации к гипоксии // Вестник ВГМУ. - 2012. - №11. - С. 6-14.
9 Пшенникова M. Г,. Попкова Е.В,. Покидышев Д.А и др. Влияние адаптации к гипоксии на устойчивость к нейродегенеративному повреждению мозга у крыс разных генетических линий // Вестник Российской Академии медицинских наук. - 2007. - №2. - С. 50-55.
10 Навигационное научение и формирование долговременной пространственной памяти // refdb.ru URL: http://refdb.ru/look/1079753.html (дата обращения: 18.10.2015).
kaznmu.kz • КазНМУ • №1-201 6*
Э.Н. НУРМУХАМБЕТОВ, А.М. КАРЧАЛОВА, М.К. БАЛАБЕКОВА, В.В. ТРУБАЧЕВ
С.Д.Асфендияров атындагы К,азац ¥лттыц Медицина Университет!, Патофизиология кафедрасы
ТЭЖ1РИБЕЛ1К ЖАFДАЙДА АУЫР МЕТАЛЛДАРДЫН, ЭСЕР1НЕН ПАЙДА БОЛFАН КОГНИТИВТ1 Б¥ЗЫЛЫСТАРДЫ
ПАТОГЕНЕТИКАЛЬЩ КАЛЫПЦА КЕЛТ1РУ
ТYЙiн: Бул жумыста хром мен ванадий туздарымен уланган егеу;уйрык;тардыц жогаргы жуйке ЖYЙесiне гипокситерапияныц эсерi зерттелген. Ауыр металлдар к;осындыларыныц эсерiнен жогаргы ЖYЙке ЖYЙесiнiц бузылыстары пайда болады, соныц iшiнде кещстштш есте са;тау ;абшет мен навигациялы; (ойлы;) картыныц курылуы. Гипокситерапияныц осы бузылыстарды ;алпына келтiруi зерттелген. Алты KYH бойы дене массасына 5 мг/кг мелшерде калий бихроматы мен аммоний ванадаты туздарымен уландырылган жануарларды Yздiктi гипоксияга бейiмдеу олардыц кещстштш есте са;тау ;абшет мен навигациялы; (ойлы;) картыныц курылуын жа;сартады.
ТYЙiндi свздер: ауыр металлдар, кецiстiктiк есте са;тау к;абшеть су лабиринтi, егеукуйрьщтар, гипокситерапия, бейiмделу
A.N. NURMUKHAMBETOV, A.M. KARCHALOVA, M.K. BALABEKOVA, V.V. TRUBACHEV
Asfendiyarov Kazakh National Medical University Department of pathophysiology
PATHOGENETIC CORRECTION OF COGNITIVE DISFUNCTION CAUSED BY TOXIC EFFECT OF HEAVY METALS IN EXPERIMENTAL MODEL
Resume: The influence on the hypoxic treatment of the cognitive functions of adult rats poisoned with vanadium and chromium. Found that under the influence of dysfunction of spatial memory on external benchmarks and formation of mental maps.Hypoxic therapy treats these dysfunctions. Adaptation to intermittent normobaric hypoxia in animals that were given potassium bichromate and ammonium vanadate in a dose of 5 mg/kg body weight for 6 days,significantly improves spatial memory on external benchmarks and formation of mental maps. Keywords: heavy metals, spatial memory, water maze, rats, hypoxic therapy, adaptation
ВЛИЯНИЕ ХЛОРАМФЕНИКОЛА И БИОФЕНИКОЛЯ НА ТОКСИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ СВИНЦА
Ж.Ж. КУЛБАЛИЕВА, Л.Д. ЖОЛЫМБЕКОВА, М.К. ШИРИНОВА, Г.Е. КАРАТАЕВА, М.С. ИЗБАСАРОВА, Н.М. САТЫБАЛДИЕВА, М.Э.КАМАЛОВА
Южно-Казахстанская государственная фармацевтическая академия
Кафедра морфологических и физиологических дисциплин, физической культуры с валеологией
УДК 613.6:616-099:615.099.08
В данной статье представлены результаты изучения токсических свойств крови под влиянием хлорамфеникола и биофениколя при длительном воздействии свинца. Установлено, что хлорамфеникол усиливает токсические свойства крови, а биофеноколь, наоборот, ослабляет их.
Ключевые слова: свинец, средние токсические молекулы, хлорамфеникол, биофениколь.
Выбросы промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферу современного города способствуют достаточно интенсивному загрязнению ее соединениями свинца [1]. В связи с чем, влияние последнего на организм является одной из актуальных проблем и требует пристального внимания.
Многочисленными исследованиями доказано, что основным в механизме воздействия на организм различных токсикантов, в том числе и свинца, является то, что они влияют на окислительные процессы [2]. Образующиеся в результате этого свободные радикалы изменяют структуру липидов и белков, что, помимо прочих изменений, в конечном счете, приводит к активации протеолиза [3]. В результате в организме накапливаются
среднемолекулярные пептиды, которые отражают уровень нарушений белкового обмена [4].
Актуальной проблемой также является коррекция последствий свинцового отравления организма. В этом аспекте использовался препарат биофениколь, содержащий хлорамфеникол и компонент корня солодки -
глицирризиновую кислоту [5]. Последняя, как известно, обладает выраженными защитными свойствами [6]. Цель исследования. Изучить изменения токсических свойств крови экспериментальных крыс под влиянием хлорамфеникола и биофениколя при длительном воздействии свинца.
Материалы и методы исследования. В качестве объекта исследования было использовано 90 белых крыс массой 150-160 г. Отравление свинцом моделировалось по методике Н.Н. Тихонова [7] - 5%-ный раствор ацетата свинца вводился крысам в течение 10, 20 и 50 дней интрагастрально в дозе 50 мг/кг массы тела. Были сформированы 3 группы: 1-я - получавшая лишь ацетат свинца, 2-я - получавшая ацетат свинца и хлорамфеникол, 3-я - получавшая ацетат свинца и биофениколь. Животные 3-й группы были распределены на 3 подгруппы: 1-я - получавшая биофениколь 10 дней, 2-я -получавшая биофениколь 20 дней и 3-я - получавшая биофениколь 50 дней.
