CC BY
11
Экспериментальные исследования
ISSN 1561-6274. Нефрология. 2000. Том 4. № 4.
© А.Л.Михеев. Ю.Е.Роговым, 2000 УДК 612.463/464:599.323.4
А.Л.Михеев, Ю.Е.Розовый
РОЛЬ ОКСАЛАТНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ У СТАРЫХ КРЫС В УГНЕТЕНИИ АКТИВНОСТИ СУКЦИНАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ В КОРКОВОМ ВЕЩЕСТВЕ ПОЧЕК ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С ТРАНСПОРТОМ ИОНОВ НАТРИЯ
A.A.Mikheev, Yu.Е.Rogovyi
THE ROLE OF OXALATE INTOXICATION IN DEPRESSION OF SUCCINIC DEHYDROGENASE ACTIVITY IN THE RENAL CORTEX OF OLD WHITE RATS IN ASSOCIATION WITH REABSORPTION OF SODIUM IONS
Центральная научно-исследовательская лаборатория Буковинской государственной медицинской академии, г. Черновцы, Украина
РЕФЕРАТ
В опытах на 30 старых белых крысах-самцах показано нефротоксическое действие оксалата калия за счет угнетения фермента цикла Кребса — сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек, активность которой при этом положительно коррелировала с дистальной, проксимальной реабсорбцией ионов натрия, скоростью клубочковой фильтрации, а дистальная реаб-сорбция ионов натрия в этих условиях была связана положительной корреляционной зависимостью с экскрецией оксалатов.
Ключевые слова: оксалатная нефропатия, сукцинатдегидрогеназа, реабсорбция ионов натрия, корреляционный анализ.
ABSTRACT
Experiments in 30 old поп-Иле male rats have shown that potassium oxalate has a nephrotoxic influence due to depression of succinic dehydrogenase activity in the renal cortex which positively correlates with distal proximal reabsorption of sodium ions and glomerular filtration rate. Distal reabsorp-tion of potassium ions under these conditions has positive correlation with oxalate excretion. Key words: oxalate nephropathy, succunic dehydrogenase, reabsorption of sodium ions, correlative analysis.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что щавелевая кислота и ее соли угнетают активность некоторых ферментов анаэробного окисления, которые проявляют максимум своей активности в мозговом веществе почек |13]. Однако в корковом веществе почечной ткани преобладают процессы аэробного окисления субстратов, где выявляет высокую активность фермент цикла Кребса — сукцинатдегидрогеназа, что в конечном результате необходимо для синтеза АТФ, который в основном используется для реабсорбиии ионов натрия — преобладающего энергозависимого процесса в почках [4, 8]. Активность дегидрирования янтарной кислоты проявляет максимум в дистальных отделах не-фрона, где происходит более энергозависимый транспорт ионов натрия в сравнении с проксимальными канальцами [7]. Кроме того, известно, что оксалаты могут повреждать почечные канальцы после их длительного поступления в организм [3], при этом их транспорт тесно связан с реабсорбцией ионов натрия [14]. Однако проблема
токсического влияния оксалатов на активность сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек во взаимосвязи с показателями транспорта ионов натрия практичеки не изучена, что особенно актуально при старении, когда почки очень часто подвержены воздействию этих веществ [2] и при этом имеют место деструктивные изменения нефроцитов [5].
Цель исследования: выяснить влияние окса-латной интоксикации у старых крыс на активность сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек во взаимосвязи с основным энергозависимым процессом в почках — реабсорбцией ионов натрия.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Эксперименты проведены на 30 старых (1,5 года) белых крысах-самцах массой 0,40-0,45 кг. Оксалат калия в дозе 50 мг/кг вводили per os в течение 28 дней. Животных содержали на гипонатриевой диете при свободном доступе к водопроводной воде.
Функцию почек изучали при индуцированном водном диурезе, для чего животным вводили подогретую (37°С) водопроводную воду в объеме 5% от массы тела внутрижелудочно. Мочу собирали за 2 ч. Эвтаназию крыс проводили методом декапитации под легким эфирным наркозом. В плазме крови и моче определяли концентрации креатинина методом с пикриновой кислотой [6], ионов натрия — методом пламенной фотометрии на ФПЛ-1 [1]. Проксимальную и дистальную реабсорбцию ионов натрия (TpNa+, TdNa+) оценивали по формулам:
TpNa+ = (Ccr-V) ■ PNa4 , TdNa+ = (PNa+—UNa*) • V,
где PNa+, UNa+ — концентрации ионов натрия в плазме крови и моче соответственно, Ссг — клубочковая фильтрация (оценивали по клиренсу эндогенного креатинина), V — диурез [10]. Определяли концентрацию оксалатов в моче [Ilj. Почки быстро извлекали и замораживали в жидком азоте. В корковом веществе почек оценивали активность сукцмнатдегидро-геназы, используя соль 2,3,5-трифенилтетразо-лия хлорида [12].
Материал обработан статистически при помощи пакета программ «Statgraphics» и «Ех-се1-5.0».
РЕЗУЛЬТАТЫ
Наши исследования не выявили достоверных изменений со стороны диуреза (4,19±0,22 мл/2 ч/ /100 г в контроле и 4,54±0,51 мл/2 ч/100 г в опыте), скорости клубочковой фильтрации (324,36±32,31 мкл/мин/100 г в контроле и 367,34±51,11 мкл/мин/100 г в опыте), экскреции оксалатов (0,64+0,07 мг/2 ч/100 г в контроле и 1,04±0,21 мг/2 ч/100 г в опыте), проксимальной (4,09±0,49 ммоль/2 ч/100 г в контроле и 4,58±0,78 ммоль/2 ч/100 г в опыте), дисталь-ной (486,9±29,20 мкмоль/2 ч/100 г в контроле и 591,6+68,77 мкмоль/2 ч/100 г в опыте) реаб-сорбции ионов натрия при оксалатной интоксикации в сравнении с контролем. Однако длительное введение животным оксалата калия снижало активность сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек (рис. 1).
ДДДф^ДДДДДД | ■ Контроль I- * 'J 50,0 мг/кг
0 10 20 30 40 50 60
Рис. 1. Активность сукцинатдегидрогеназы [мкг/(ч • мг) белка) в корковом веществе почек старых крыс после введения оксалата калия в дозе 50 мг/кг (Х±т). Достоверность различий в сравнении с контролем:' р<0,05.
Проведение корреляционного анализа между показателями функции почек и активностью сукцинатдегидрогеназы коркового вещества у старых интактных животных выявило наличие положительной связи между скоростью клубочковой фильтрации и проксимальной реабсорб-цией ионов натрия, между активностью сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек и дистальным транспортом ионов натрия, положительную корреляционную связь между проксимальной и дистальной реабсорбциями ионов натрия, а также отрицательную связь между этими показателями, стандартизованными по уровню клубочковой фильтрации (табл. 1).
Таблица 1
Матрица достоверных корреляционных связей между активностью сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек и показателями функции почек у здоровых крыс (п=14)
Показатели сдг Сс. TpNa* TdNa* К. TpNa* (100 мкл)
сдг - - - 0,843 р<0,01 - -
Ссг - - 0,985 р<0,001 - - -
TpNa+ TdNa+ 0,728 р<0,05
Еох TdNa+ (100 мкл) - - - - - -0,866 р< 0.01
Примечание. Здесь и в табл. 2: СД Г — активность сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек [мкг/(ч-мг) белка]; Ссг — скоростькпубочковой фильтрации (мкл/мин/100г); ТрЫа+ — проксимальная реабсорбция ионов натрия (ммоль/2 ч/100 г); ТйЫа+ — дистальная реабсорбция ионов натрия (мкмоль/2 ч/100 г); Еох — экскреция оксалатов (мг/2 ч/ЮО г); ТрЫа+ (100 мкл) — проксимальная реабсорбция ионов натрия (ммоль/100 мкл Ссг); Т^Ыа^ЮО мкл) — дистальная реабсорбция ионов натрия (мкмоль/100 мкл С ).
После введения оксалата калия у старых крыс выявляются корреляционные связи между показателями дистального транспорта ионов натрия и активностью сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек, проксимальной ре-абсорбции ионов натрия и активностью сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек, проксимальной и дистальной реабсорбции ионов натрия, показателями проксимальной и дистальной реабсорбции ионов натрия, стандартизованными по клубочковой фильтрации, клубочковой фильтрацией и активностью сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе по-
чек, клубочковой фильтрацией и проксимальной реабсорбцией ионов натрия, клубочковой фильтрацией и дистальным транспортом ионов натрия и дистальным транспортом ионов натрия с экскрецией оксалатов (табл. 2).
Связь между проксимальной реабсорбцией ионов натрия и активностью сукцинатдегидроге-назы в корковом веществе почек после введения оксалата калия характеризовалась уравнением линейной регрессии вида: Тр№+=0,253+0,148 СДГ (рис. 2, а), а между дистальной реабсорбцией ионов натрия и активностью сукцинат-дегидрогеназы в корковом веществе почек — Т^а+=247,775+11,709 СДГ (рис. 2, б). Проксимальная реабсорбция ионов натрия и дис-тальный транспорт ионов натрия были связаны зависимостью: Т^а+=0,008Т^а+-0,3236 (рис. 2, в), а после стандартизации по клубочковой фильтрации — ТрНа+/Ю0 мкл Ссг= 12,936— 1,425Т<1]Ча+/100 Мкл Ссг (рис. 2, г). Скорость клубочковой фильтрации была связана с активностью сукцинатдегидрогеназы коркового вещества уравнением: Ссг=92.12+9,27СДГ (рис. 3, а). Проксимальная реабсорбция ионов натрия и скорость клубочковой фильтрации были связаны линейной регрессией — Т^а+=0,014СС|-0,482 (рис. 3, б), а дисталь-ный транспорт ионов натрия зависел от клубочковой фильтрации (Тс|На+=213,921 +1,028Ссг) (рис. 3, в). Взаимосвязь дисталь-ного транспорта и экскреции оксалатов выражалась уравнением: Т(1№"=212,529+183,121 Еох. (рис. 3, Р>.
Таблица 2
Матрица достоверных корреляционных связей между активностью сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек и показателями функции почек у старых крыс при оксалатной интоксикации (п=16)
Показатели сдг С„ ТРЫа* ТйЫа* Еох (100 мкл)
СДГ - 0,825 р<0,01 0,848 р<0,01 0,766 р<0,05 - -
с„ - - 0,901 0,764 - -
р<0,01 р<0,05
- - - 0,788 р<0,05 - -
Т^а* - - - — 0,829 р<0,01 -
Е _ _ _ _ _ _
ОХ
- - - - - -0,726
(100 мкл) р<0,05
СДГ
60 50 40 30
ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные данные можно оценить следующим образом. Наличие достоверной корреляционной связи у интактных крыс между показателями дис-тального транспорта ионов натрия и активностью сукцинатдегидрогеназы коркового вещества указывает на зависимость реабсорбции ионов натрия в этом отделе нефрона от процессов аэробного окисления. Позитивная связь проксимальной реабсорбции ионов натрия у этих животных и скорости клубочковой фильтрации свидетельствует о зависимости транспорта этого электролита от фильтрационной загрузки канальца по типу клубочково-ка-нальцевого баланса. Прямо
20
10
а.-,
пропорциональная зависимость проксимальной и дистальной реабсорбции ионов натрия указывает на зависимость этих показателей от фильтрационной загрузки нефрона, а отрицательная корреляция между стандартизованными по клубочковой фильтрации показателями проксимальной и дистальной реабсорбции ио-
сдг
60
50 |
I
40 Т
30 20 10
8ТР№-10
200
400 Й00
Т^а' 800 1000
Т^а-1000
2,5 -
о: 2 -и. ¿
I 1-5 "
I >1 *
со
? О.«] 0^
ТрИа'
о
10
5 10
-Г'Иа'ЛООмкл вРЯ
15
Рис. 2. Регрессионный анализ взаимосвязи энергетического обмена в корковом веществе и функции почек у старых крыс после длительного введения оксалата калия, а — Т^а" — проксимальная реабсорбция ионов натрия (ммоль/2 ч/100 г): СДГ — активность сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек (мкг/ч/мг белка): б — Т^а' — дистальный транспорт ионов натрия цдкмоль/2 4/100 г); в — ТОа* — проксимальная реабсорбция ионов натрия (ммоль/2 ч/100 г), ТгЫа" — дистальный транспорт ионов натрия (мкмоль/2 ч/100 г): г — ТрМа*/100 мкл Са — проксимальная реабсорбция ионов натрия (ммоль/100 мкл Са), Т^Ыа'/ЮО мкл Сст— дистальный транспорт ионов натрия (мкмоль/ЮОмкл С.,|; вРЯ — скорость клубочковой фильтрации.
нов натрия свидетельствует о наличии канальцево-каналыдевого баланса.
Снижение активности сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек обьясняется тем, что ок-салаты фильтруются в почечных клубочках, секрета руются в просвет неф-рона на уровне проксимальных канальцев, концентрируются в петле не-фрона и выпадают в осадок на уровне дистального канальца с повреждением этих сегментов нефрона выпавшими кристаллами, а также за счет их способности непосредственно проникать в митохондрии и повреждать их. Отсутствие изменений со стороны проксимальной реаб-сорбции ионов натрия обусловлено, с нашей точки зрения, увеличением долевой участи механизмов пассивной реабсорб-ции данного катиона в этом отделе нефрона. Отсутствие изменений со стороны дистального транспорта ионов натрия обусловлено повреждением сегмента нефрона выпавшими кристаллами оксалатов. что способствует ограничению тока мочи по нефрону и пассивной реабсорбции этого электролита. При оксалатной интоксикации выявляются те же корреляционные связи, что и у здоровых крыс, которые мы обьяс-няем аналогичным образом. Кроме того, установленная положительная зависимость между активностью сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек и проксимальной реаб-сорбцией ионов натрия на фоне оксалатной интоксикации свидетельствует о нарушении энергозависимых процессов реабсорбции в этом отделе нефрона. Прямо пропорциональная зависимость клубочковой фильтрации от активности сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек указывает на роль этого фермента в обеспечении клубочково-каналь-цевого баланса при оксалатной интоксикации. Положительная зависимость клубочковой фильтрации с дистальной реабсорбцией ионов натрия свидетельствует о роли этого отдела
80
800 60
600 40
400 20
200 0
10
г 1000 8
800 6
600 4
400 2
200 0
0
Т^а
Рис. 3. Регрессионный анализ взаимосвязи показателей функции почек с энергетическим обменом в корковом веществе почек у старых крыс после введения оксалата калия, а — СДГ — активность сукцинатдегидрогеназы в корковом веществе почек (мкг/ч/мг белка), Си — скорость клубочковой фильтрации (мкл/мин/100 г); б — ТОа* — проксимальная реабсорбция ионов натрия (ммоль/2ч/100 г), Ссг —скорость клубочковой фильтрации (мкл/мин/100 гхЮ); в — Т^а* — дистальный транспорт ионов натрия (мкмоль/2 ч/100 г), С„ — скорость клубочковой фильтрация (мкл/мин/100 г); г — Еох — экскреция оксалатов (мг/2 ч/100 г), Т^а* — дистальный транспорт ионов натрия (мкмоль/2 ч/ЮО г х 100).
канальцев этого
нефрона в обеспечении клубочково-канальце-вого баланса при введении оксалата калия. Позитивная взаимосвязь экскреции оксалатов с мочой и дистальной реабсорбции ионов натрия указывает на тот факт, что чем больше будет оксалатов экскретироваться с мочой, тем меньшее их количество выпадет в осадок на уровне дистальных канальцев и, соответственно, уменьшится вероятность повреждения этого отдела нефрона у старых крыс, что согласуется с данными литературы [9].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, на старых белых крысах-самцах показано нефротоксическое действие оксалата калия за счет угнетения фермента цикла Кребса — сукцинатдегидрогеназы, активность которой при этом положительно коррелировала с дистальной, проксимальной реабсорбцией ионов натрия, скоростью клубочковой фильтрации, а дистальная реабсорбция ионов натрия в этих условиях положительно коррелировала с экскрецией оксалатов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Берхин Е.Б., Иванов Ю.И. Методы экспериментального исследования почек и водно-солевого обмена.—Барнаул, 1972,—200 с.
2. Власик Л.1., MixeeB А.О. Вплив кал1ю оксалату на функц1ю нирок у старих luypie за умов водного навантаження // Одеський медичний журн.—1999.—№ 4.—С. 22-24.
3. Власик Л.И., Михеев A.A. Особенности изменений функционального состояния почек молодых крыс при воздействии оксалата калия // Вестник гигиены и эпидемиологии (Донецк).—1998,—Т. 2, № 1 —С. 36-39.
4. Гоженко А.И. Энергетическое обеспечение основных почечных функций и процессов в норме и при повреждении почек: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук.—Киев: Черновицк. мед. ин-т, 1987.—38 с.
5. Зуфаров К.А., Гонтмахер В.М. Структурно-функциональная характеристика почек в постнатальном онтогенезе // Онтогенез почки: Сб. науч. тр.—Новосибирск, 1984,— С. 14-24.
6. Мерзон А.К., Титаренко О.Т., Андреева Е.К. Сравнительная оценка методов химической индикации креатинина // Лаб.дело.—1970,—№7,—С. 416-418.
7. Наточин Ю.В., Крестинская Т.В. Сукцинатдегидроге-наза в реабсорбирующих натрий сегментах нефрона позво-
ночных//Физиол. журн. СССР.—1961,—№3.—С. 388-392.
8. Наточин Ю.В. Основы физиологии почки,—Л.: Медицина, 1982.—208 с.
9. Патент 20825А (Украина). Способ моделирования не-фропатии / Л.И.Власик, А.Л.Кухарчук, В.Н.Магаляс, А.А.Михеев, Н.Г.Проданчук, Ю.Е.Роговый // Опубл. 27.02.98. Бюл. № 1 —4 с.
10. Рябое С.М., Наточин Ю.В.Функциональная нефрология.—СПб.: Лань, 1997 —304 с.
11. Сивориновский Г.А. К методике количественного определения щавелевой кислоты в моче // Лаб. дело.—1969, №7.-С. 401-404.
12. Торчинский Ю.М. Об активности дегидразных систем и содержании сульфгидрильных групп в некоторых отделах мозга кошки // Биохимия.—1959.—Т. 24, № 3.— С. 496-502.
13. Хлус К.Н. Биохимические механизмы токсического действия оксалатов // Укр. биохим. журн.—1998.—Т. 70, №3.-С. 95-102.
14. Yamakawa M., Katou T., Arima К., Yanagawa M., Kama-mura J. Potassium oxalate — the factor of the nephrolytiasis // Acta. Urol. Jap.— 1991,—Vol. 37, № 10—P. 1111-1114.
Поступила в редакцию 17.07.2000 г.
