CC BY
7
УДК 614.7:|54в.7в+547.222)-07:616-008.931-074
Р. В. Меркурьева, Г. Н. Красовский, Н. Н. Литвинов, С. И. Долинская, 3. И. Коганова, М. X. Габдуллина
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ФЕРМЕНТНЫХ СИСТЕМ МИКРОСОМ В ПРОЦЕССЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ХРОМА И ХЛОРОПРЕНА
НИИ обшей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
В связи с интенсивным поступлением в биосферу разнообразных химических веществ одной из актуальных проблем гигиены окружающей среды является установление общих и относительно специфических закономерностей взаимодействия человека с комплексом химических загрязнителей различной природы с целью выявления наиболее ранних метаболических реакций, свидетельствующих о неблагоприятных биологических эффектах [3, 4].
В настоящее время установлено, что большинство химических соединений претерпевает целый ряд метаболических превращений, катализируемых в основном ферментами, локализующимися в эндоплазматическом ретикулуме печени, почек и других органов [1, 13]. Тем не менее изменение функционального состояния ферментных систем микросом при действии таких широко распространенных в окружающей среде веществ, как хром и хлоропрен, изучено недостаточно полно. Учитывая это, мы провели сравнительное биохимическое исследование различных ферментных систем микросом и ряда других метаболических реакций у экспериментальных животных при пероральном поступлении с питьевой водой шестивалентного хрома и хлоропрена.
В эксперименте использовано 90 белых беспородных крыс-самцов (64 опытных и 26 контрольных) массой 180—250 г. Исследования проводили через 1, 7, 20 сут ежедневного внутриже-лудочного введения водного раствора бихрома-та калия (0,5 и 0,05 мг/кг в пересчете на ион шестнвалентного хрома) и хлоропрена (100, 0,5 и 0,005 мг/кг).
Принимая во внимание важную биологическую роль таких ферментов, как глюкозо-6-фосфатаза, инозин-5-дифосфатаза, ацетилэстера-за, р-глюкуронидаза [8, 9], в процессах внутриклеточного транспорта веществ, а также значимость изменения их активности при оценке развития неблагоприятных биологических эффектов ряда химических соединений [5, 6, 12], определяли активность указанных ферментов в органах (печени, почках, гонадах) и сыворотке крови описанными ранее методами [10, 11]. Сравнительный анализ полученных данных позволил установить, что в процессе развития биологических эффектов разных по химической природе веществ: солей, тяжелого металла (би-хромата калия) и непредельного хлорсодержа-
щего углеводорода (хлоропрена) наблюдаются как общие, так и относительно специфические закономерности изменения активности изучаемых ферментных систем микросом. Наиболее ранние и существенные однонаправленные сдвиги отмечались в ткани гонад со стороны ацетил-эстеразы — фермента, участвующего в реакциях ацетилирования жирных кислот, спиртов, фенолов. Так, при воздействии хлоропрена и хрома в течение 20 сут активность ацетилэстеразы в гонадах достоверно увеличивалась в среднем на 28—58 % по сравнению с таковой у контрольных животных (31,3±1, 4 мкмоль/мин на 1 г ткани). В то же время шестивалентный хром не вызывал изменения активности ацетилэстеразы в печени крыс, тогда как при действии хлоропрена активность этого фермента достоверно изменялась по сравнению с контролем в зависимости от интенсивности и длительности его поступления в организм животных.
Менее интенсивное (0,05 мг/кг), но более длительное (20 сут) воздействие хлоропрена приводило к повышению активности ацетилэстеразы в печени в среднем до 220±32 мкмоль/мин на 1 г ткани. При более интенсивном (100 мг/кг), но менее длительном (24 ч) воздействии хлоропрена активность фермента в печени снижалась в среднем до 49,8±П,9 мкмоль/мин/г. Учитывая тот факт, что при более интенсивном воздействии химических соединений признаки токсического эффекта проявляются значительно раньше, а снижение активности ацетилэстеразы характерно для действия ряда химических загрязнителей [6], можно предположить, что подобная (качественно иная) направленность, а именно сменяемость: повышение при менее интенсивном и снижение при более интенсивном воздействиях в изменении активности ацетилэстеразы характеризует переход защитных реакций в неблагоприятный биологический эффект.
В процессе развития биологического действия шестивалентного хрома обнаружено также существенное изменение активности (5-глюкурони-дазы — фермента, локализующегося как в лизо-сомах, так и в микросомах. Так, через 1 сут после введения бихромата калия (0,5 мг/кг) отмечено достоверное уменьшение общей активности р-глюкуронидазы в печени экспериментальных животных в среднем на 31 % (Р<0,01).
Последующее развитие биологического действия хрома —через 7 сут — способствовало не только сохранению, но и дальнейшему прогрессирова-нию уменьшения общей активности фермента в печени, которое через 20 сут составляло 53 % (Я<0,001). Снижение общей активности р-глю-куронидазы в печени сопровождалось увеличением ее свободной активности, что, как полагают, является одним из наиболее существенных проявлений мембраноповреждающего действия химических загрязнителей. В почках крыс также выявлено снижение активности р-глюку-ронидазы, однако менее выраженное, чем в печени. Снижение этого показателя в печени и почках крыс в процессе биологического действия шестивалентного хрома сопровождалось повышением активности данного фермента в сыворотке крови (в среднем на 53—60%, Р<0,001), и эти изменения были взаимосвязаны.
Обнаруженное нами снижение активности р-глюкуронндазы в печени крыс сопровождалось изменением активности ряда лизосомальных ферментов, в том числе и р-галактозидазы [5, 6], принимающей участие в катаболизме глико-конъюгатов, в сыворотке крови и печени крыс. Одновременно с этим отмечено накопление гек-соз гликопротеидов [2]. Сочетанное изменение активности гликозидаз (р-галактозидазы и р-глюкуронидазы), осуществляющих распад угле-водсодержащих биополимеров, при одновременном накоплении углеводов, связанных с белком, по-видимому, свидетельствует о дисбалансе между синтезом и катаболизмом последних в печени при биологическом действии шестивалентного хрома.
Наряду с этим более длительное (в течение 20 сут) пероральное поступление шестивалентного хрома с питьевой водой сопровождалось повышением общей активности инозин-5-дифосфа-тазы и свободной активности глюкозо-6-фосфа-тазы в печени крыс, повышением активности ацетилэстеразы в сыворотке крови и увеличением содержания гексоз гликопротеидов, и выраженным воспалительным процессом кожи.
Проведение корреляционного анализа позволило установить обратную взаимосвязь между уменьшением активности р-глюкуронидазы в органах (печени, почках) и повышением ее активности в сыворотке крови в процессе биологического действия шестивалентного хрома (коэффициенты корреляции от —0,81 до —0,91), что, по-видимому, свидетельствует об усиленном выходе этого фермента из печени в кровяное русло и обусловлено мембраноповреждаю-щим эффектом хрома. Установленная корреляционная зависимость в изменении активности р-глюкуронидазы в органах и сыворотке крови позволяет рекомендовать этот тест наряду с предложенными ранее [7] в качестве чувствительного биохимического критерия биологического действия тяжелых металлов.
Таким образом, к числу общих метаболических реакций организма на воздействие шестивалентного хрома и хлоропрена относится повышение в гонадах активности растворимого фермента микросом — ацетилэстеразы, участвующей в процессах ацетилирования ряда жизненно важных соединений (жирных кислот, спиртов и др.). Характерный признак биологического действия шестивалентного хрома (по сравнению с хлоропреном) —снижение активности Р-глюкуронидазы в органах (печени, почках) и повышение ее в сыворотке крови. Сравнительный анализ полученных результатов с данными других метаболических реакций организма при биологическом действии хрома (в том числе и при перкутанном пути поступления в организм) показывает, что наряду с дисбалансом ферментных систем микросом происходит системная ла-билизация мембран других внутриклеточных структур печени — митохондрий и лизосом [5,6], что сопровождается нарушением обмена биогенных аминов (серотонина, гистамина), изменениями в системе холинэргической регуляции, а также метаболизма гликоконъюгатов соединительнотканных структур.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арчаков А. И. Мнкросомальное окисление. М., 1975.
2. Коганова 3. И. — В кн.: Совместная конф. молодых ученых и специалистов по проблеме «Гигиена окружающей среды». 4-я. Тезисы докладов. Баку, 1979, с. 50—52.
3. Красовский Г. Н., Тепикина Л. А., Жолдакова 3. И. и др. — В кн.: Современные проблемы гигиенической регламентации и контроля качества окружающей среды. М„ 1981, с. 3—7.
4. Литвинов Н. И., Меркурьева Р. В. — В кн.: Медицинские проблемы охраны окружающей среды. М., 1981, с. 58—65.
5. Меркурьева Р. В., Красовский Г. Н„ Вотяков А. В. и др. — Здравоохр. Белоруссии, 1980, №2, с. 28—29.
6. Меркурьева Р. В., Прокопенко Ю. И., Намазбаева 3. И. и др.— Гиг. и сан., 1980, № 7, с. 44—46.
7. Меркурьева Р. В., Литвинов И. Н., Прокопенко Ю. И. и др. —Там же, 1981, № 9, с. 22—25.
8. Ньюсхолм Э„ Старт К. Регуляция метаболизма. М., 1977.
9. Покровский А. А., Тутельян В. А. Лизосомы. М., 1976.
10. Покровский А. А.. Арчаков А. И., Бурмантова Н. П.— Цитология, 1968, № 10, с. 1473—1478.
11. Покровский А. А., Кравченко Л. В.. Тутельян В. А,— Биохимия, 1971, т. 36, с. 690—695.
12 Merkurjewa R. W„ Litwinow N. N.. Schaternikowa 1. S.
et al. —Z. ges. Hyg., 1980, Bd 26, S. 197—199. 13. Parke D. V. — Principles and Methods of Mod. ToxicoL Amsterdam, 1980, p. 85—105.
Поступила 29.11.83
Summary. A comparative evaluation has been made to study changes in the function of the microsomal enzyme systems in the exposure to hexavalent chromium and chlo-roprene. It has been established that the exposure causes both the systems labilization of mitochondrial and lysosomal membranes, and unbalance in the microsomal enzyme systems associated with metabolic disturbances of biogenic amines (serotonin, histamine), cholinergic regulation system, as well as glycoconjugates of connective tissue structures. *"
