CC BY
84
УДК [599.323.4:546.48]:612.111
С. В. Котельникова, А. В. Котельников, Н. Г. Соколова Астраханский государственный технический университет
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ ПРИ ИНТОКСИКАЦИИ СОЛЬЮ КАДМИЯ В РАЗНЫХ ОРГАНАХ И ТКАНЯХ БЕЛЫХ КРЫС В ЗИМНИЙ И ЛЕТНИЙ ПЕРИОДЫ
Кадмий относится к числу высокотоксичных металлов. Он действует на самые разные органы и системы. Установленные эффекты кадмия (от гипертонии до канцерогенеза), наряду с его широким и все возрастающим использованием и накоплением в окружающей среде, позволяют считать, что этот металл представляет наиболее серьезную угрозу человечеству как экополлютант [1].
В природе в почвах и минералах кадмий сопутствует цинку. В нормальных геохимических условиях содержание кадмия в природных водах не превышает 0,05-1 мкг/л, повышаясь до 10 мкг/л в кадмиевых геохимических провинциях. Металл обладает очень высокой кумулятивной способностью. Источником более высоких концентраций кадмия служат неочищенные стоки промышленных предприятий (предприятия цветной металлургии, ТЭЦ на угле и нефти, предприятия по производству пластмасс и др.), где его содержание может достигать 0,2-4 мг/л [2].
Около 76 % промышленных выбросов кадмия дает цветная металлургия. Значительные количества кадмия попадают в природную среду при сжигании и переработке содержащих данный металл изделий. Кроме того, к основным источникам загрязнения кадмием можно отнести также гальваническую технику, красители и стоки заводов, выпускающих серебряно-кадмиевые аккумуляторы [3].
При поступлении в организм кадмий накапливается в почках, печени и половых органах. Период полувыведения кадмия из организма человека - 13-40 лет. Смертельная доза кадмия для человека составляет 150 мг/кг массы тела. Считают, что основной механизм токсического действия кадмия - блокирование сульфгидрильных групп ферментов и антагонизм к цинку и в меньшей степени к кобальту и селену [4]. Поскольку многие сульфгидрильные ферменты обеспечивают равновесие оксидантных и про-оксидантных процессов в биологических мембранах, представляется интересным выявить действие кадмия на перекисное окисление липидов в различных органах и тканях животных.
В литературе имеются сведения о том, что токсичность многих ксенобиотиков для организмов разного пола неодинакова. Существенно различны скорость и характер метаболизма чужеродных соединений. Наиболее изучены различия в чувствительности самцов и самок к токсикантам у грызунов [1, 5].
Многие биологические процессы, такие как синтез ДНК, РНК, белков, нейромедиаторов, активность энзимов, параметры гемодинамики, рН мочи, количество электролитов в моче, температура тела, количество форменных элементов в крови, гормональная активность, интенсивность обмена веществ и т. д. - постоянно и достаточно ритмично изменяются во времени. У человека и животных выявлено более 100 ритмических изменений различных характеристик и функций организма. Естественно, что чувствительность организма к токсикантам также постоянно изменяется.
Не исключено, что наблюдаемые годичные изменения чувствительности к токсикантам, которые отмечаются и у теплокровных, связаны с колебаниями среднесуточной температуры и влажности воздуха. Максимальная токсичность выявляется в теплое время года [6].
В связи с этим целью нашего исследования стало изучение влияния соли кадмия на интенсивность перекисного окисления липидов у животных разного пола в холодный (зима) и теплый (лето) периоды года.
Материалы и методы исследований
Исследования выполнены на 48 беспородных белых крысах обоего пола в летний и зимний периоды. В каждой серии экспериментов животных делили на 2 группы: контрольную и опытную. Крысам опытной группы ежедневно, в течение 15 дней, вводили раствор, содержащий CdCl2, из расчета 2 мг на 100 г массы тела. Раствор с кадмием вводили внутрижелу-дочно с помощью зонда, поскольку данный путь поступления кадмия является наиболее адекватным для естественных экосистем. При таком введении всасывается 5 % дозы [6]. По окончании эксперимента животных декапити-ровали под хлоральгидратным наркозом (25 мг/100 г массы тела), органы и плазму крови выделяли и подвергали быстрой заморозке. Содержание продуктов перекисного окисления липидов определяли по стандартной методике [7] с использованием наборов реактивов «ТБК - АГАТ».
Результаты и обсуждение
Исследования показали (табл.), что хроническое введение соли кадмия повышает продукцию ТБК-реактантов в печени у самцов в 3,6 раза (р < 0,05), у самок - в 2,7 раза (р < 0,01), но только в летний период. В плазме, напротив, у самцов содержание перекисных продуктов оказалось пониженным на 15 % (р < 0,05). Зимой концентрация ТБК-реактантов увеличивалась в яичниках в 1,3 раза (р < 0,05).
Значительное усиление перекисных процессов в печени, где, как известно, накапливаются и метаболизируются токсиканты, в летний период согласуется с литературными данными, полученными для других тяжелых металлов [6]. Некоторое уменьшение концентрации ТБК-реактантов в плазме крови может объясняться эффектом сенсибилизации, когда вслед за увеличением процессов перекисного окисления увеличивается концентрация антиокислительных ферментов. Тем опаснее выглядит увеличение концентрации перекисных продуктов зимой в гонадах самок, поскольку оно может привести к нежелательным мутациям.
Содержание продуктов перекисного окисления у контрольных животных находилось в зависимости от их пола. В семенниках в оба изученных сезона содержание продуктов перекисного окисления было выше летом на 57 % (р < 0,01), а зимой - на 59 % (р < 0,001) по сравнению с яичниками. В других органах концентрация ТБК-реактантов была выше у самок. В зимний период усиление окислительных процессов наблюдали в печени и почках самок на 70 (р < 0,01) и 23 % (р < 0,05) соответственно, в летний период - в плазме крови на 18 % (р < 0,01).
Концентрация ТБК-реактивных продуктов, DS4o
Группа Самцы Самки
Лето Зима Лето Зима
Печень
Контроль 0,064 ± 0,0057 0,101 ± 0,0086ДД 0,098 ± 0,0141 0,172 ± 0,0174++ ДД
Кадмий 0,231 ± 0,0644* 0,114 ± 0,0079 0,264 ± 0,0543** 0,170 ± 0,0086
Почки
Контроль 0,101 ± 0,0077 0,124 ± 0,0083 0,088 ± 0,0038 0,152 ± 0,0026+ ДДД
Кадмий 0,102 ± 0,0069 0,109 ± 0,0064 0,082 ± 0,0034 0,149 ± 0,0110
Мозг
Контроль 0,111 ± 0,0092 0,165 ± 0,0069 ДДД 0,103 ± 0,0073 0,145 ± 0,0087 ДД
Кадмий 0,087 ± 0,0191 0,164 ± 0,0154 0,101 ± 0,0084 0,161 ± 0,0134
Гонады
Контроль 0,088 ± 0,0039 0,108 ± 0,0060 Д 0,056 ± 0,0067++ 0,068 ± 0,0037+++
Кадмий 0,076 ± 0,0084 0,093 ± 0,0109 0,054 ± 0,0032 0,088 ± 0,0053*
Плазма
Контроль 0,055 ± 0,0008 0,057 ± 0,0056 0,065 ± 0,0030++ 0,051 ± 0,0024 ДД
Кадмий 0,047 ± 0,0030* 0,055 ± 0,0035 0,069 ± 0,0026 0,061 ± 0,0052
+ - сравнение по полу: + р < 0,05; ++ р < 0,01; +++ р < 0,001;
Д - сравнение по сезону: Лр < 0,05; ллр < 0,01; лллр < 0,001; * - сравнение по воздействию: р < 0,05; р < 0,01.
В содержании продуктов перекисного окисления наблюдали четко выраженные сезонные различия. Во внутренних органах концентрация ТБК-реактантов выше в зимний период. У самцов их концентрация увеличилась в печени на 58 % (р < 0,01), в мозге - на 49 % (р < 0,001), в гонадах -на 23 % (р < 0,05) по сравнению с летним периодом. У самок увеличение концентрации наблюдали в печени - на 76 % (р < 0,01), в почках - на 73 % (р < 0,001), в мозге - на 41 % (р < 0,01). В плазме, напротив, интенсивность перекисных процессов в зимний период уменьшалась на 22 % (р < 0,01), но только у самок.
Выводы
1. Введение соли кадмия приводит к увеличению продукции пере-кисных радикалов в печени в летний период у животных обоего пола. Введение той же дозы в зимний период не приводит к изменению содержания перекисных продуктов в печени, но повышает уровень их содержания в яичниках самок.
2. В гонадах самцов содержание перекисных продуктов выше, чем в гонадах самок, однако в других органах содержание ТБК-реактантов выше у самок.
3. Интенсивность перекисного окисления липидов зависит от сезона года. В зимний период содержание ТБК-реактантов у животных обоего пола выше.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Экотоксикология / А. И. Головко, С. А. Куценко, Ю. Ю. Ивницкий и др. - СПб.: НИИХВ СПбГУ, 1999. - 124 с.
2. Черных Н. А., Сидоренко С. Н. Экологический мониторинг токсикантов в биосфере. - М.: РУДН, 2003. - 430 с.
3. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов / В. Н. Майстренко и др. -М.: Химия, 1996. - 316 с.
4. Исидоров В. А. Экологическая химия. - СПб.: Химиздат, 2001. - 303 с.
5. Анищенко Т. Г. Половые аспекты проблемы стресса и адаптации // Успехи современной биологии. - 1991. - Т. 111, вып. 3. - С. 460-475.
6. Куценко C. А. Основы токсикологии. - СПб.: Санкт-Петербург, 2002. - 456 с.
7. Uchiyama M., Mihara M. Détection of contents lipid peroxidation products at biological liquids // Analyt. Biochem. - 1978. - Vol. 23. - P. 302.
Статья поступила в редакцию 24.03.06
THE COMPARATIVE CHARACTERISTIC OF LIPID PEROXIDE OXIDATION AT CADMIUM SALT INTOXICATION IN DIFFERENT ORGANS AND TISSUES OF WHITE RATS IN WINTER AND SUMMER PERIODS
S. V. Kotelnikova, A. V. Kotelnikov, N. G. Sokolova
The influence of cadmium chloride on outbred white rats both male and female in winter and summer periods is investigated. Cadmium was entered daily intraventricularly in concentration 2 mg per 100 g of body weight within 15 days. The introduction of cadmium salt results in an increase of peroxide radical production in a liver of animals of both sexes in summer period. The introduction of the same dose in winter period does not result in change of peroxide product quantity in a liver, but it increases their number in female ovaries. In gonads of intact males the number of peroxide products is higher than in gonads of intact females, however, in other organs the number of TBA-reactants is higher than of females. The intensity of lipid peroxide oxidation depends on the season of a year. In winter the number of TBA-reactants is higher than of animals of both sexes.
