CC BY
40
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА
© Кучерявченко М.А., Зайцева О.В., Жуков В.И., Книгавко В. Г. УДК 614.777:543.39:547.42
СОСТОЯНИЕ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА В ОРГАНИЗМЕ БЕЛЫХ КРЫС В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СУБТОКСИЧЕСКИХ ДОЗ ЛАПРОКСИДОВ*
Кучерявченко М.А, Зайцева О.В., Жуков В.И., Книгавко В. Г. Харьковский национальный медицинский университет, г.Харьков, Украина
Проведено дослдження тривалого впливу (1,5 мссяця) ново)' групи синтезованих лапроксид1в Л-303 i Л-500 у дозах 1/10, 1/100, 1/1000 Ш50 на стан обмну макроерпчних сполук та Тх метаболтв у печнц блих щурiв за такими показниками: вмсст аденозинтрифосфату (АТФ), аденозиндифосфату (АДФ), аденозинмонофосфату (АМФ), циклI-чного аденозинмонофосфату (цАМФ), цикл1чного гуанозинмонофосфату (цГМФ), неоргамчного фосфату, креати-нфосфату, суми аденнових нуклеогидiв, а також активн'ксгь С&+- та Мд2+-залежноТ АТФ-ази. Встановлено, що в умовах довгостроковоТдТ субтоксичних доз лапроксид1в Л-303 и Л-500 в орган1зм1 блих щурiв спостерггаеться н-пбщя боенергетичних процеав, перевага катабол'!зму над вдновлювальними синтезами. Дан ксеноботики у дозах 1/10и 1/1001.й50мають властив/сть знижуватиу печнц вмсстАТФ, АДФ, цГМФ, аденновихнукпеотид'1в, кре-атинфосфату, величину енергетичногопотенщалуклттини, юттевопослаблювали активысть Мд2+-АТФ-ази, Са2+-АТФ-ази. Негативний вплив лапроксид1в Л-303 и Л-500 на обмн макроерпчних сполук у печ1нц1 проявився у зб-льшенн рiвнiв АМФ, цАМФ, неоргамчного фосфату у пор'1внянн'1 з контролем. При дТлапроксидами у доз '! 1/1000 1.й50 не встановлено (татистично значущих вщмнноа-ей м/ж отриманими результатами у дослдних групах i контролем. Порушення балансу в показниках боенергетичного обмну в орган1зм1 блих щурiв пщтверджуют наяв-нсть гепатотоксичноТдТлапроксид1в у субтоксичних дозах, що призводить до подальших метаболiчних порушень. Ключовi слова: лапроксиди, макроергннл сполуки, бл щури, пщгострий токсиколопчний експеримент.
Введение
Развитие химической промышленности сопровождается увеличением производства химических веществ, к которым человек эволюционно не адаптирован. Накопление ксенобиотиков в объектах окружающей среды и их губительное действие на флору и фауну часто формирует экологически обусловленные заболевания и патологические состояния [1,3]. Многочисленным химическим соединениям присущи не только прямое токсическое действие, но и способность влиять на развитие отдаленных последствий: канцерогенез, мутагенез, тератогенное действие, атерогенез, иммунологическая недостаточность, ускорение старения организма и пр. [2,6]. На сегодняшний день одним из самых мощных источников загрязнения биосферы являются предприятия химии органического синтеза. Это в полной мере относится и к химическим комбинатам по выпуску «Лапроксидов», объемы производства которых постоянно увеличиваются. Данные химические соединения широко используются для получения эпоксидных смол, лаков, эмалей, красок и др. и нашли применение во многих отраслях народного хозяйства - строительстве, ма-
шиностроении, электрохимии, нефтедобыче, сельском хозяйстве.
Вместе с тем, отсутствие комплексной характеристики потенциальной опасности этих соединений для здоровья населения и состояния окружающей среды диктует необходимость глубокого изучения механизмов биологического действия лапроксидов и разработки способов коррекции метаболических нарушений, возникающих под влиянием малых субтоксических доз данных ксенобиотиков.
Целью работы явилось изучение длительного воздействия субтоксических доз новой группы ла-проксидов на состояние биоэнергетического обмена в условиях токсикологического эксперимента.
Материалы и методы исследования
В работе была использована новая группа лапроксидов с регламентированными физико-химическими свойствами, относящаяся к классу простых полиэфиров: олигоэфирмоноэпоксид молекулярной массы 500 (Л-500) и триглицидиловый эфир полиоксипропилентриола молекулярной массы 303 (Л-303). По результатам параметров острого опыта данные вещества являются малотоксичными и сла-
* Цитування при аес-ацп кадрв: Кучерявченко М.А, Зайцева О.В., Жуков В.И., Книгавко В. Г. Состояние биоэнергетического обмена в организме белых крыс в условиях длительного воздействия субтоксических доз лапроксидов // Проблеми екологТ / медицини. - 2014. - Т. 18, № 1-2. - С. 44 -46
бокумулятивными, не обладающими видовой и половой чувствительностью. Среднесмертельные дозы (LD50) Л-303 и Л-500 для белых крыс установлены на уровнях 5,75 г/кг и 26,7 г/кг массы животного, а коэффициенты кумуляции (Кк) составляли 7,61 и 9,28. Программа исследования предусматривала проведение длительного подострого токсикологического эксперимента на половозрелых белых крысах линии Вистар массой 0,19-0,20 кг. В соответствии с условиями опыта, животным на протяжении 1,5 месяца ежедневно утром до кормления с помощью металлического зонда перорально вводились водные растворы лапроксидов в дозах 1/10; 1/100; 1/1000 LD50 (6 групп по п=10 животных). Контрольная группа (п=10 животных) получала соответствующие объемы питьевой воды. В эксперименте строго выполнялись требования биоэтики и принципы «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для научных и других целей» (Страсбург, 1986г.) [9]. По завершению подострого опыта исследовалось состояние обмена макроэргических соединений и их метаболитов в печени, при этом определялось содержание аденозинтрифосфата (АТФ), аде-нозиндифосфата (АДФ), аденозинмонофосфата (АМФ), циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), неорга-
Влияние субтоксических доз лапрс
нического фосфата, креатинфосфата, суммы адени-новых нуклеотидов, а также активность Са2+- и Mg2+-зависимой АТФ-азы. Определение Са2+- и Mg2+- зависимой АТФ-азы в гепатоцитах осуществлялось общепринятым биохимическим методом [4]. Содержание АТФ в тканях печени определялось по методу E. Beutler [8], АДФ - по D. Jaworek [10], креатининфосфа-та - по Е.Д. Сонин [5], неорганического фосфата - по методу, описанному Н.П. Мешковой и С.Е. Севериным [4]. Величину энергетического потенциала (ЭП) вычисляли по формуле D.E. Atrinson [7]. Содержание цАМФ и цГМФ в печени определяли по Ch. W. Parker [1l]. Полученные результаты обрабатывались методами вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдента-Фишера.
Результаты и их обсуждение
Изучение влияния субтоксических доз 1/10 и 1/100 LD50 лапроксидов Л-303 и Л-500 в условиях длительного подострого опыта выявило снижение содержания в печени АТФ, АДФ, цГМФ, суммы адениновых нуклеотидов, креатининфосфата, энергетического потенциала клетки и активности Са2+- и Mg2+- зависимой АТФ-азы на фоне повышения уровней АМФ, неорганического фосфата и цАМФ (табл.), по сравнению с результатами контрольной группы.
Таблица
зв Л-303 и Л-500 на показатели биоэнергетического обмена в организме белых крыс в подостром опыте
Показатели Группа наблюдения, доза LD50, М±m
Марка лапрок-сида Контроль (n=10) 1/10 (n=10) 1/100 (n=10) 1/1000 (n=10)
АТФ (мкмоль/г печени) Л-303 2,24±0,12 0,53±0,04* 0,71 ±0,09* 2,27±0,16
Л-500 2,24±0,12 0,48±0,04* 0,69±0,03* 2,23±0,14
АДФ (мкмоль/г печени) Л-303 1,28±0,07 0,46±0,04* 0,53±0,04* 1,26±0,05
Л-500 1,28±0,07 0,41 ±0,03* 0,5±0,04* 1,26±0,06
АМФ (мкмоль/г печени) Л-303 0,82±0,06 1,73±0,14* 1,56±0,08* 0,83±0,07
Л-500 0,82±0,06 1,65±0,13* 1,58±0,12* 0,85±0,05
Неорганический фосфор (мкмоль/г печени) Л-303 5,79±0,64 13,8±1,2* 9,38±0,74* 5,68±0,54
Л-500 5,79±0,64 14,8±1,27* 9,52±0,87* 5,66±0,47
цАМФ (нмоль/г печени) Л-303 650,4±27,2 935,4±41,6* 896,2±38,5* 640,2±31,4
Л-500 650,4±27,2 940,6±37,2* 895,4±41,6* 645,7±31,2
цГМФ (нмоль/г печени) Л-303 37,5±3,6 16,7±1,15* 22,3±1,84* 38,3±3,5
Л-500 37,5±3,6 18,5±1,63* 20,6±1,73* 36,8±4,1
Сумма адениновых нуклеотидов (мкмоль/г печени) Л-303 4,34±0,08 2,78±0,07* 2,84±0,07* 4,36±0,09
Л-500 4,34±0,08 2,54±0,07* 2,77±0,06* 4,34±0,23
Креатинфосфат (мкмоль/г печени) Л-303 1,27±0,06 0,47±0,03* 0,56±0,04* 1,25±0,08
Л-500 1,27±0,06 0,45±0,03* 0,62±0,04* 1,32±0,07
Энергетический потенциал: (АТФ+1/2 АДФ): (АТФ+АДФ+АМФ) Л-303 0,66±0,02 0,27±0,03* 0,349±0,02* 0,66±0,03
Л-500 0,66±0,02 0,27±0,02* 0,34±0,03* 0,65±0,04
Mg2+-АТФ-аза (мкмоль Р/мг белка • 1 час), митохондрии гепатоцитов Л-303 81,46±4,7 42,58±3,7* 54,6±3,8* 82,53±5,26
Л-500 81,46±4,7 45,3±3,44* 56,23±4,52* 79,6±4,82
Ca2+-АТФ-аза (мкмоль Р/мг белка • 1 час), митохондрии гепатоцитов Л-303 73,52±5,1 39,65±3,2* 43,76±4,1* 74,37±4,93
Л-500 73,52±5,1 38,93±3,56* 48,63±3,74* 71,96±5,43
Примечание: * — р < 0,05 относительно контроля.
При дозе 1/1000 LD50 данных ксенобиотиков в опытных группах не установлены статистически достоверные отличия с контролем в показателях энергетического обмена в печени.
Результаты исследования показывают, что в организме животных, получавших лапроксид Л-303 в дозах 1/10 и 1/100 LD50 снижалось соответственно содержание в печени АТФ на 76,34% и 68,31%, АДФ -64,07% и 58,60%, цГМФ - 55,47% и 40,54%, сумма
адениновых нуклеотидов - 35,95% и 34,57%, креатинфосфата - 63% и 55,91%, уменьшались величины энергетического потенциала клетки на 59,1% и 47,22% и активности Mg2+-АТФ-азы - 47,73% и 32,98%, Ca2+-АТФ-азы - 46,07% и 40,48% на фоне повышения уровней АМФ на 110,97% и 90,24%, неорганического фосфата - 138,34% и 62%, цАМФ - 43,8% и 37,8% по сравнению с контрольной группой.
Том. i8, N 1-2 2014 р.
Воздействие лапроксида Л-500 в дозах 1/10 и 1/100 LD50 приводило соответственно к снижению содержания АТФ на 78,52% и 69,2%, АДФ - 68,22% и 60,94%, цГМФ - 50,67% и 45,07%, суммы адениновых нуклеотидов - 41,48% и 36,18%, креатинфосфата -64,57% и 51,19%, величины энергетического потенциала клетки - 59,1% и 48,49%, активности Оа2+-АТФ-азы - 47,05% и 33,86%, Мд2+-АТФ-азы - 44,39% и 39,98% на фоне повышения концентрации АМФ на 101,2% и 92,68%, неорганического фосфата - 155,6% и 64,4%, цАМФ - 44,6% и 37,6%.
Выводы
1. В условиях длительного воздействия субтоксических доз лапроксидов Л-303 и Л-500 в организме белых крыс наблюдается ингибирование биоэнергетических процессов, преобладание катаболизма над восстановительными синтезами.
2. Исследуемые ксенобиотики в дозах 1/10 и 1/100 LD50 обладают способностью снижать в печени содержание АТФ, АДФ, цГМФ, адениновых нуклетидов, креатинфосфата, величину энергетического потенциала клетки, существенно ослабляли активность Мд2+-АТФ-азы, Оа2+-АТФ-азы.
3. Негативное влияние лапроксидов Л-303 и Л-500 на обмен макроэргических соединений в печени проявилось в увеличении по сравнению с контролем уровней АМФ, цАМФ, неорганического фосфора.
4. При воздействии лапроксидами в дозе 1/1000 LD50 не установлены статистически достоверные отличия между полученными результатами в опытных группах и контроле.
5. Нарушение баланса в показателях биоэнергетического обмена в организме белых крыс подтверждает наличие гепатотоксического действия лапрок-сидов в субтоксических дозах, ведущего к дальнейшим метаболическим нарушениям.
Перспективы дальнейших исследований
Полученные результаты могут быть основой для дальнейшего изучения влияния субтоксических доз
лапроксидов на метаболическое состояние митохондрий гепатоцидов в условиях подострого опыта.
Литература
1. Богоявленська В.Ф. Вплив забруднювачiв довюлля на систему природних галерних ю"лтин / В.Ф. Богоявленська, А.В. Сташенко, Д.В. Риженко [та Ы.]// Сучасн проблеми токсикологи. — 2002. — № 2. — С. 5-3.
2. Жуков В.И. Простые и макроциклические эфиры: научные основы охраны водных объектов / В.И. Жуков, Л.Д. Попова, О.В. Зайцева [и др.] — Харьков: Торнадо, 2000. — 437 с.
3. Марченко М.М. Бю^чна бютрансформаця ксенобютигав у органiзмi / М.М. Марченко, О.В. Кеца, М.М. Великий. -Черывцк Чернвецький нац. ун-т, 2011. - 280 с.
4. Мешкова Н.П. Практикум по биохимии / Н.П. Мешкова, С.Е. Северин. - М.: МГУ, 1979. - 428 с.
5. Сонин Е.Ф. Основы биохимии мышц / Е.Ф Сонин. - К.: Изд-во Киевского университета, 1960. - 181 с.
6. Цыганенко А.Я. Научные основы обоснования прогноза потенциальной опасности детергентов в связи с регламентацией в воде водоемов / А.Я. Цыганенко, В.И. Жуков, Н.Г. Щербань [и др.] — Белгород: Белвита-мины, 2001. — 422 с.
7. Atrinson D.E. The energy charge of the adenylate pools as a repylatory parameter / D.E. Atrinson // Biochemistry. - 1968. - Vol. 7, № 41. - P. 4030-4034.
8. Beutler E. Method of enzymatic analysis / E. Beutler // Biochemistry. - 1975. - Vol 1, № 3. - P. 560-566.
9. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. - Strasbourg. - 1986. - № 123 - 52 p.
10. Jaworek D. Adenosin-5-diphosphate and Adenosine-monophosphate / D. Jaworek, W. Gruber, H.V. Bergmeyer; In: Bergmeyer H.V. (ed.). Methoden der enzymatishen analyse - Bd. N. Wierhheim / Chemic. - 1974. - S. 21742181.
11. Parker Ch.W. Radioimmunoanalisis for measurement of cyclic nucleotides / Ch.W. Parker // Advances in cyclic nucleotides research. - Raven Cress, H.J. - 1972. - Vol. 2. - P. 51-52.
