Сопряженность антиоксидантной и прооксидантной систем у белых крыс при подостром воздействии олигоэфиров Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА

© Багмут И.Ю.

УДК 614.777:543.39:547.42

СОПРЯЖЕННОСТЬ АНТИОКСИДАНТНОЙ И ПРООКСИДАНТНОЙ СИСТЕМ У БЕЛЫХ КРЫС ПРИ ПОДОСТРОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ОЛИГОЭФИРОВ

Багмут И.Ю.

Харьковская медицинская академия последипломного образования, Харьков

Нова група ол/гоеф/р/в на основ/ окису етилену / пропилену абсолютно не вивчена, а наявн/ в домоет,/ за параметрами /х гостро/ токсичноет/ не розкривають патоф!зюлопчн/ основи розвитку структурно-метабол/чних порушень гомеостатично/ функц/' орган/зму. Необх/дн/сть вивчення системно-антисистемних взаемод .й за умов оцнки стан ¡в гомеотазу диктуеться, насамперед, /х важлив1тю в забезпеченн/ сталост/ внутр/шнього середовища орган ¡зму / прогнотичною оцнкою можливого ризику розвитку дисфункц// океидантно-антиокеидантно/ системи, як/ формуют мембранну патологю. Метою роботи було вивчення стану кооперативно/ взаемод/ оксиданто-антиоксидантно/ системи б/лих щур1в, що п/ддавалися впливу ол/гоеф/р/в в п дгострому досл д, / обгрунтування критериально-значущих показник/в д/агностики молекулярно/ патолог/// У робот/ на 100 блих щурах (9 дослдних / 1 контрольна група, всього N=100) у п/дгострому дослд/ була вивчена д/я малих субтоксичних доз нових х/м/чних речовин, як/ вщносяться до простих пол/еф/р/в - Л-501-2-100, Л-1601-2-50«Б» и Л-1601-2-50«Р». Використову-валися наступн/ дози: 1/10 ¿050, 1/100 ¿050 /1/1000 ¿050. Контрольна група тварин отримувала в/дпов/дн/ обсяги питно/ води. У кров/ та сироватц/ кров/ оцнювалася активн/сть антиоксидантно/ / прооксидантно/ системи. Статис-тична обробка результатв дослдження здйснювалася з використанням ^критерю Стьюдента-Фшера. В/дм/нност/ мж контролем та дослдом вважалися достов/рними при р/вн/ значимост/ р <0,05. Дослдження виявило суттев/ зм/ни дослщжуваних показник/в у щур1в, що п/ддавалися впливу ол/гоеф/ров в дозах 1/10 /1/100 ¿050. При 1/1000 ¿050 ксенсбб/отики не чинили впливу на активн/сть антиоксидантно/ та прооксидантно/ системи. Б льш конкретно, виявлен/ пдвищення вм/сту 2,4-ДНФКГна 78,5%; 38,9% / 561%; 2,4-ДНФКГ-100,6%; 52,3% / 7307%; шифових основ - 43,6%; 20,4% /28,96%; ДК -103,5%; 58,3% / 78,2%; малонового дальдегду - 255,5%; 156,5% /192,9%; а також активност/ АсАТна 285,1%; 192,5% / 235,8%, АлАТ - 333,3%;229,6% / 296,3% у-ГТ - 61,7%; 40,1% / 50,3%, в/дпов/дно пд впливом Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» / Л-1601 -2-50 «Р» у пор/внянн/ з показниками контрольно/групи.Дослщження свщчать, що ол/гоеф/ри у 1/10 та 1/100 ¿050 активують вльнорадикальн/ процеси, перекисне окислення л/пдв, активн/сть системи анти радикального та антиперекисного захисту на тл/ значного напруження адапатц/йно-пристосувальних механ/зм/в. При бльш високо/ доз/ 1/10 ¿050 ол/гоеф/ри приводять до ¡нгиб/цп активност/ антиоксидантно/ системи та системи детоксикац// ксенобиотик/в за умов активац// вльно ради-кальних процес/в, перекисного окислення ллш/в. Таким чином, ол/гоеф/ри Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» та Л-1601-2-50 «Р» дозою 1/100 ¿050 в умовах п/дгостро/ д// на блих щур/в стимулюють в орган/зм/ вльнорадикальн/ (ВР) процеси, перекисне окислення л/пд/в (ПОЛ), активн/сть системи антирадикального та антиперекисного захисту на тл/ значно/ напруги адаптацйних механ/зм/в. При бльш висоюй доз/1/10 ¿050 ол/гоеф/ри нг/бують активн/сть антиоксидантно/ системи та системи детоксикац// ксеноб/отиш в умовах активац// ВР процес/в, ПОЛ, що св/-дчить про зрив адаптацйних механ/зм/в / дисфункцю системно - антисистемних взаемодй оксидантно/ та антиоксидантно/ систем. При 1/1000 ¿050 ксенобиотики не чинили впливу на активн/сть антиоксидантно/ та прооксидантно/ системи у кров/ та сироватц/ кров/ блих щур/в.

Ключовi слова: ксенобютики, оксидантний та антиоксидантний гомеостаз, б^ щури, пщгострий дослщ.

Данная работа является фрагментом НИР ХНМУ «Вивчення механ1зм1в бюлог^чноТ бп простих пол1еф1р1в у зв'язку з проблемою охорони навколишнього серебовища», государственный регистрационный номер 0110и001812.

В условиях возросшей антропогенной химической нагрузки на биосферу одной из важнейших задач медицинской науки является диагностика ранних нарушений гомеостатической функции организма, обоснование механизмов развития экологически обоснованных патологических состояний и разработка методов

Введение

их патогенетической коррекции [1 - 4]. В связи с этим актуальным является изучение патогенеза структурно-метаболических нарушений и выявление ведущих метаболических показателей на основе системно-антисистемной оценки состояний гомеостаза. Необходимость изучения системно-антисистемных взаимодействий диктуется, прежде всего, их важностью в обеспечении постоянства внутренней среды организ-

ма и прогностической оценкой возможного риска развития дисфункции оксидантно-антиоксидантной системы, которые формируют мембранную патологию. Анализ литературы [1 - 4] показал, что новая группа олигоэфиров на основе окиси этилена и пропилена совершенно не изучена, а имеющиеся сведения по параметрам их острой токсичности не раскрывают патофизиологических основ развития структурно-метаболических нарушений гомеостатической функции организма.

Исходя из вышесказанного, целью работы являлось изучение состояния кооперативного взаимодействия оксиданто-антиоксидантной системы у белых крыс, подвергавшихся воздействию олигоэфиров в подостром опыте, и обоснование критериально-значимых показателей диагностики молекулярной патологии.

Материалы и методы исследования

Выбор новой группы олигоэфиров обоснован большими объемами производства, широким использованием и ассортиментом продукции на их основе в различных отраслях народного хозяйства и отсутствием прогностической оценки их потенциальной опасности для теплокровных животных и человека. В работе использовано три марки олигоэфиров: Л-501-2-100 (ацетали монометилового эфира полиоксиэти-ленгликоля), Л-1601-2-50«Б» (бутилаллиловый эфир полиоксипропиленоксиэтиленгликоля) и Л-1601-2-50«Р» (ацетали монобутилового эфира полиоксипро-пиленоксиэтиленгликоля) с регламентированными физико-химическими свойствами. Наличие в молекуле олигоэфиров гидрофильных групп и гидрофобных радикалов обеспечивает им поверхностно-активные свойства, что является прогностически значимым при выборе и обосновании методов исследования. На основании результатов острого токсикологического опыта данные олигоэфиры относятся к умеренно- и малотоксичным соединениям, не обладающими кумулятивными свойствами. Среднесмертельные дозы (Ш5й) для белых крыс были установлены на уровнях: 3,46; 3,85 и 5,17 г/кг массы животного, а коэффициенты кумуляции (Кк) на уровнях: 9,8; 9,17; и 7,13, соответственно для Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601-2-50 «Р».

Программа исследования предусматривала проведение подострого токсикологического эксперимента на половозрелых белых крысах-самцах линии Вистар массой 0,18-0,20 кг. Находясь в виварии в стандартных условиях содержания и кормления, животным ежедневно утром до кормления на протяжении 45 суток вводили перорально водные растворы изучаемых олигоэфиров внутрижелудочно с помощью металлического зонда. Использовались следующие дозы: 1/10 Ю50, 1/100 Ю50 и 1/1000 Ш50. Контрольная группа животных получала соответствующие объемы питьевой воды. В эксперименте использовано 100 крыс. В девяти опытных и одной контрольной группе находилось по 10 животных (всего N=100). Эксперименты проводили при соблюдении требований биоэтики и принципов «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986).

Для оценки состояния оксидантно-антоксидантного гомеостаза после подострого воздействия олигоэфиров определялась интенсивность

свободнорадикальных процессов и перекисного окисления липидов (ПОЛ) по содержанию конечных и промежуточных продуктов окисления белков и липи-дов на фоне изучения системы антирадикальной, ан-типерекисной защиты организма. В сыворотке крови, общепринятыми биохимическими методами [5 - 7], определялись содержания карбонилированных белков - 2,4-динитрофенилальдогидразонов (2,4-ДНФАГ), 2,4-динитрофенил-кетогидразонов - 2,4-ДНФКГ, флюоресцирующих продуктов типа шиффо-вых оснований; диеновых конъюгатов (ДК); ТБК - активных продуктов; восстановленного глутатиона; сульфгидрильных групп [БН]; гаптоглобина; церуло-плазмина, а также активности ферментов каталазы; супероксиддисмутазы (СОД); глутатионпероксидазы (ГП); глутатионтрансферазы (ГТ); аспарагиновой (АсАТ) и аланиновой аминотрансферазы (АлАТ), гамма-глутаматтрансферазы (У-ГТ). Статистическая обработка результатов исследования осуществлялась с использованием ^критерия Стьюдента-Фишера. Различия между контролем и опытом считались достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты и их обсуждение

Исследование выявило существенные изменения оценочных показателей у крыс, подвергавшихся воздействию олигоэфиров в дозах 1/10 и 1/100 1_050. При 1/1000 Ю5о ксенобиотики не оказывали влияния на активность антиоксидантной и прооксидантной системы - эта доза оказалась не значима для ниже приведенных выводов. Результаты изучения воздействия олигоэфиров в дозе 1/10 Ю50 на состояние оксидант-но-антиоксидантного гомеостаза представлены в таблиц 1. Как видим, ксенобиотики в сыворотке крови повышали в целом содержание 2,4 - ДНФАГ, 2,4 -ДНФКГ, шиффовых оснований, ДК, малонового ди-

альдегида и активность ферментов АлАТ, АсАТ, у-ГТ. На этом фоне отмечалось снижение уровней восстановленного глутатиона, сульфгидрильных групп, гаптоглобина, церулоплазмина и активности каталазы, СОД, ГП, ГТ. Более конкретно, выявлено повышение содержания 2,4-ДНФКГ на 78,5%; 38,9% и 56,1%; 2,4-ДНФКГ- 100,6%; 52,3% и 73,07%; шиффовых оснований - 43,6%; 20,4% и 28,96%; ДК - 103,5%; 58,3% и 78,2%; малонового диальдегида - 255,5%; 156,5% и 192,9%; а также активности АсАТ на 285,1%; 192,5% и

235,8%, АлАТ - 333,3%; 229,6% и 296,3%; у -ГТ -61,7%; 40,1% и 50,3%, соответственно под влиянием Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601 -2-50 «Р» по сравнению с показателями контрольной группы.

При этом концентрации восстановленного глутатиона снижались на 69,24%; 58,9% и 51,3%; сульфгидрильных групп - 57,1%; 44,9% и 38,5%; гаптоглобина - 54,9%; 36,4% и 47,9%; церулоплазмина - 60%; 31,15% и 42,8%; уменьшались активности каталазы на 46,6%; 30,15% и 42,5%; СОД - 56,96%; 26,8% и 45,24%; ГП - 45,75%; 23,94% и 33,6%; ГТ - 60,03%; 45,13% и 55,24%, соответственно под влиянием Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601-2-50 «Р».

Анализ полученных результатов обнаружил, что олигоэфиры в дозе 1/10 1_650 оказывают значительное воздействие на активацию свободнорадикальных процессов, перекисного окисления липидов, белков и ингибирование системы антирадикальной и антипе-рекисной защиты организма. Изучаемые ксенобиотики приводят к истощению активности антиоксидант-

ной системы и нарушению функции органов их деток- вует о срыве защитно-приспособительных механиз-сикации, в первую очередь, печени, что свидетельст- мов обеспечения гомеостаза.

Таблица 1

Подострое воздействие олигоэфиров при дозе 1/10 Ю50 на показатели оксидантно-антиоксидантного гомеостаза

в организме белых крыс

Показатели (сыворотка, кровь) Группа наблюдения, М±т

Контроль Л-501 -2-100 Л-1601-2-50 «Б» Л-1601-2-50 «Р»

2,4-ДНФАГ (ед.опт.плотн/1 г белка, Л=370нм), 26,5±2,4 47,30±3,5* 36,82±1,73* 41,35±2,68*

сыворотка

2,4-ДНФКГ (ед.опт.плотн/1 г белка, Л=370нм), 22,8±1,7 45,74±3,2* 34,73±2,65* 39,46±3,17*

сыворотка

Шиффовые основания (мкмоль/л), сыворотка 270,4±9,5 388,3±17,6* 325,6±12,8* 348,7±15,3*

Диеновые конъюгаты (мкмоль/л), сыворотка 20,3±1,6 41,32±3,60* 92,14±2,63* 36,18±2,74*

Малоновый диальдегид (мкмоль/л), сыворотка 4,95±0,53 17,6±1,4* 12,7±0,96* 14,5± 1,23*

Восстановленный глутатион (мкмоль/л), кровь 2,340,16 0,72±0,05* 0,96±0,06* 1,14±0,12*

Сульфгидрильные группы (мкмоль/л), сыворотка 24,7±1,8 10,6±1,4* 13,6±1,7* 15,2±1,2*

Гаптоглобин (г/л), сыворотка 1,73±0,16 0,78±0,06* 1,1 ±0,08* 0,9±0,05*

Церулоплазмин (мкмоль/л), сыворотка 2,15±0,23 0,86±0,05* 1,48±0,13* 1,23±0,10*

Каталаза (мкат/г Нв), кровь 7,3±0,62 3,9±0,25* 5,1 ±0,46* 4,2±0,35*

СОД (ЕД/ мл сывороткимин) 1,68±0,05 0,74±0,04* 1,23±0,07* 0,92±0,05*

ГП (мкмоль/мл сывороткимин) 9,4±0,58 5,10±0,48* 7,15±0,68* 6,24±0,53*

ГТ (нмоль/мл сывороткимин) 38,6±2,8 15,43±0,97* 21,18±1,14* 17,28±1,32*

АсАТ (мкмоль/лчас), сыворотка 0,67±0,05 2,58±0,32* 1,96±0,12* 2,25±0,18*

АлАТ (мкмоль/лчас), сыворотка 0,540,63 2,34±0,26* 1,78±0,16* 2,14±0,21 *

у-ГТ (мкмоль/лчас), сыворотка 1,75±0,14 2,83±0,32* 2,45±0,22* 2,63±0,19*

Примечание:* - различия с контролем достоверные, ,

При токсификации животных дозой 1/100 LD50 наблюдалась иная динамика оценочных показателей: все вещества усиливали свободнорадикальные процессы, перекисное окисление липидов и активность системы антиоксидантной защиты (табл.2). Так, выявлено в сыворотке крови повышение содержания 2,4-ДНФАГ на 42,64%; 33,6% и 23,4%; 2,4-ДНФКГ -52,26%; 35,1% и 41,6%; шиффовых оснований -21,4%; 14,8% и 22,2%; ДК - 64,5%; 41,4% и 30,54%; малонового диальдегида - 145,9%; 93,9% и 136,4%; восстановленного глутатиона - 14,53%; 19,2% и 23,07%; сульфгидрильных групп - 19,43%; 15,8% и 27,5%; гаптоглобина - 46,8%; 52,02% и 60,1%; церулоплазмина - 44,2%; 27,9% и 33,02%; активность каталазы повышалась на 21,9%; 24,6% и 27,9%, СОД -

Влияние олигоэфиров на показатели оксидантно-аи

),05.

36,9%; 54,15% и 47,02%, ГП - 35,3%; 54,6% и 47,4%: ГТ - 17,4%; 20,5% и 16,13%, АсАТ - 101,5%; 117,9% и

135,8%, АлАТ - 118,5%;127,7% и 150% и у - ГТ - 36%; 39,4% и 28,6%, соответственно под воздействием Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601-2-50 «Р» по сравнению с показателями референтной группы.

Полученные данные свидетельствуют о том, что на фоне усиления свободнорадикальных процессов и перекисного окисления липидов в организме опытных животных активированы антиокислительные механизмы и система детоксикации ксенобиотиков под влиянием дозы 1/100 LD50, в то время, как при дозе 1/10 LD50 олигоэфиры вызывают ингибирование антиоксидантной и активацию прооксидантной систем.

Таблица 2

оксидантного гомеостаза белых крыс в условиях подострого

эксперимента при дозе 1/100 LD50

Показатели (сыворотка, кровь) Группа наблюдения, М±т

Контроль Л-501-2-100 Л-1601-2-50 «Б» Л-1601-2-50 «Р»

2,4-ДНФАГ (ед.опт.плотн/1 г белка, Л=370нм), сыворотка 26,5±2,4 37,8±2,2 35,4±1,6* 32,7±2,1 *

2,4-ДНФКГ (ед.опт.плотн/1 г белка, Л=370нм), сыворотка 22,8±1,7 35,4±1,9* 30,8±2,4* 32,3±1,7*

Шиффовые основания (мкмоль/л), сыворотка 270,4±9,5 328,3±12,5* 310,4±15,6* 330,4±10,8*

Диеновые конъюгаты (мкмоль/л), сыворотка 20,3±1,6 33,4±2,8* 28,7±1,4* 26,5±2,10*

Малоновый диальдегид (мкмоль/л), сыворотка 4,95±0,53 10,7±0,84* 9,6±0,73* 11,7±1,3*

Восстановленный глутатион (мкмоль/л), кровь 2,34±0,16 2,68±0,14* 2,79±0,16* 2,88±0,21 *

Сульфгидрильные группы (мкмоль/л), сыворотка 24,7±1,8 29,5±1,3* 28,6±1,10* 31,5±2,15*

Примечание:* - различия с контролем достоверные, р<0,05.

Продовження таблиц 2

Гаптоглобин (г/л), сыворотка 1,73^,16 2,54^,18* 2,63^,21* 2,77^,17*

Церулоплазмин (мкмоль/л), сыворотка 2,15^,23 3^^,24* 2,75^,15* 2,86^,27*

Каталаза (мкат/г Нв), кровь 7,3^,62 8,9^,56* 9^^,74* 9,34^,68*

СОД (ЕД/ мл сывороткимин) 1 ^^^ 2,73^,24* 2,59^,18* 2,47^,22*

ГП (мкмоль/мл сывороткимин) 9,4^,58 12,72^,83* 14,53^,95* 13,86^,73*

ГТ (нмоль/мл сывороткимин) 38,6±2,8 45,32±2,4* 46,51 ±2,72* 44,83±1,97*

АсАТ (мкмоль/лчас), сыворотка 1,35^^* 1,46^,13* 1,58^,16*

АлАТ (мкмоль/лчас), сыворотка 0,54±0,03 1,18^7* 1,23^^* 1,35^,14*

у-ГТ (мкмоль/лчас), сыворотка 1,75^,14 2,38^,17* 2,44^,21* 2,25^,19*

Выводы

1. Результаты проведенных исследований позволяют судить, что олигоэфиры Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601 -2-50 «Р» в дозе 1/100 LD50 в условиях подострого воздействия на белых крысах способствуют стимуляции свободнорадикальных процессов, перекисного окисления липидов, активности системы антирадикальной и антиперекисной защиты на фоне значительного напряжения адаптационно-приспособительных механизмов, направленных на обеспечение гомеостатической функции организма.

2. При более высокой дозе 1/10 LD50 олигоэфиры приводят к ингибированию активности антиоксидант-ной системы и системы детоксикации ксенобиотиков в условиях активации свободнорадикальных процессов, перекисного окисления липидов, что свидетельствует о срыве адаптационных механизмов и развитии мембранной патологии при дисфункции системно-антисистемных взаимодействий оксидантной и ан-тиоксидантной систем.

3. При 1/1000 LD50 ксенобиотики не оказывали влияния на показатели активности антиоксидантной и

прооксидантной системы в крови и сыворотке крови

белых крыс.

Литература

1. Щербань Н.Г., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Капустник В.А. Биохимические механизмы радиомиметических эффектов поверхностно-активных веществ. - Харьков: «Раритеты Украины», 2012. - 120 с.

2. Жуков В.И., Зайцева О.В., Пивень В.И. и др. Фториды: биологическая роль и механизм действия. - Белгород, 2006. - 220 с.

3. Цыганенко А.Я., Жуков В.И., Щербань Н.Г. и др. Научные основы обоснования прогноза потенциальной опасности детергентов в связи с регламентацией в воде водоемов. - Белгород, 2001. - 442 с.

4. Жуков В.И., Попова Л.Д., Зайцева О.В. и др. Простые и макроциклические эфиры: научные основы охраны водных объектов. - Харьков: «Торнадо», 2000. - 438 с.

5. Дубинина Е.Е. Окислительная модификация белков плазмы крови человека. Методы ее определения / Е.Е. Дубинина [и др.] // Вопросы мед. химии. - 1995. - Т.41, №1. - С. 24-26.

6. Rice-Evans C.A. Laboratory techniques in biochemistry and molecular biology: techniques in free radical research / C.A. Rice-Evans, A.T. Diplock, M.C.R. Symons. -London. N. Y.: Acad. Press, 1991. - 346 p.

7. Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник под ред. проф. В.В. Мешкова. - М.: Медицина, 1987. - 368 с.

б