CC BY
47
В. Б. БРИН, Р. И. КОКАЕВ, Х. Х. БАБАНИЯЗОВ, Н. В. ПРОНИНА
влияние ацизола на нефротоксическое действие соли кадмия у крыс
Кафедра нормальной физиологии Северо-Осетинской государственной медицинской академии, 362019, г. Владикавказ, ул. Пушкинская, 40, nosma@dol.ru ЗАО «Ацизол-Фарма», г. Москва, бульвар Дм. Донского, 12—16;
ЗАО «Ацизол-Новые технологии», г. Подольск, ул. Готвальда, 19—16
Профилактическое применение металлокомплекса соли цинка с 1-винилимидазолом - ацизола, уникального антигипоксического средства, на токсические эффекты длительного подкожного введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг крысам линии Вистар показало способность ацизола уменьшать выраженность патологических изменений водовыделительной функции почек, что выразилось в меньшем снижении канальцевой реабсорбции воды. Также отмечено снижение степени изменения канальцевой обработки ионов натрия, кальция, магния и фосфора. Профилактическое введение ацизола при интоксикации кадмием привело к уменьшению выраженности протеинурии, характерной для отравления соединениями кадмия.
Ключевые слова: хроническая интоксикация кадмием, ацизол, функции почек.
V. B. BRIN, R. I. KOKAEV, H. H. BABANIJAZOV, N. V. PRONINA
INFLUENCE OF ACYZOL ON NEPHROTOXIC ACTION OF CADMIUM SALT IN RATS
Department of Normal Physiology, North Ossetian State Medical Academy,
Vladikavkaz, nosma@dol.ru; CAS «Acizol-Pharma», Moscow;
CAS «Acizol-New Technologies», Podolsk
Preventive application of zinc organic compound - acyzol, the unique anti-hypoxic means, on toxic effects of long hypodermic injection of cadmium sulphate in a dose of 0,1 mg/kg to rats of Vistar line has shown capacity of acyzol to reduce expressiveness of pathological changes of water secretory function of kidneys that was expressed in smaller decrease of tubular water reabsorbtion. Also decrease in degree of change tubular processing of ions of sodium, calcium, magnesium and phosphorus is noted. Preventive application of acyzol at intoxication of cadmium has led to expressiveness reduction of proteinuria, which characteristic for a poisoning with cadmium compounds.
Key words: chronic cadmium intoxicaton, acizol, renal functions.
Введение
Обогащение природной среды соединениями кадмия в последние десятилетия принимает угрожающие масштабы. Избыточное поступление и накопление кадмия в организме приводят к различным нарушениям процессов обмена веществ: разобщению процессов окислительного фосфорилирования [8, 10], конкурентному замещению цинка в ряде металлоэнзимов и изменению их активности, усилению перекисного окисления липидов [3], нарушению обмена жизненно важных электролитов, в частности кальция [9]. В конечном итоге всё это ведёт к развитию тяжелых острых и хронических состояний, поражению практически всех органов и систем. В связи с высоким кровоснабжением и специфичностью функции, связанной с выведением из организма ксенобиотиков, почки являются одним из основных органов, на уровне которых проявляется повреждающее действие кадмия [7, 11].
С учетом вышеизложенного и высоких кумулятивных свойств кадмия с эффективным процессом по-лувыведения, равным от 140±20 суток до 10 лет [6], актуальной является проблема разработки способов профилактики токсических эффектов соединений кадмия на организм, в частности кадмиевой нефропатии.
Среди множества детоксикантов, способных снижать токсическое действие тяжелых металлов на организм, привлекают внимание средства, приближающиеся по механизму действия к природным соединениям. Для этих целей перспективны металлокомплексы ряда
жизненно важных элементов на основе азольных лигандов, принимающих активное участие в разнообразных ферментативных процессах и связывании микроэлементов в живых организмах. Данные координационные соединения, обладая широким спектром направленного действия, способствуют стабилизации гомеостаза, малотоксичны, легко дозируемы, а самое важное — высокоэффективны.
В Иркутском институте химии СО РАН на основе металлокомплекса соли цинка с 1-винилимидазолом создан препарат ацизол. Ацизол является мощным противоги-поксическим средством. Препарат способствует повышению устойчивости к гипоксии органов, чувствительных к недостатку кислорода. Кроме того, содержащийся в ацизоле цинк, устраняя его дефицит в организме, нормализует каскады метаболических процессов, связанных с работой цинк-зависимых ферментных систем.
Кадмий при избыточном поступлении в организм его соединений накапливается в эритроцитах в связи с гемоглобином [4] и вызывает гемолиз, приводя к выраженной анемии, с прогрессивным снижением уровня гемоглобина. Кадмий, связываясь с белковыми структурами митохондриального матрикса и повреждая мембрану митохондрий [2], а также ингибируя ферментные системы окислительного фосфорилирования (сукци-натдегидрогеназу, АТФ-азу и др.), оказывает воздействие практически на все этапы дыхания. Помимо этого кадмий при повышенных его концентрациях в организме отрицательно влияет на обмен цинка, конкурентно
Кубанский научный медицинский вестник № 5 (104) 2008 УДК: 615.9-616.61
Кубанский научный медицинский вестник № 5 (104) 2008
вытесняя его из многих металлоэнзимов, где цинк по участию в процессах дыхания не уступает железу [5].
Все вышесказанное и определило выбор ацизола для исследований в качестве антидота при кадмиевой интоксикации.
Целью настоящего исследования было выявить влияние ацизола на нефротоксическое действие длительного подкожного введения сульфата кадмия в эксперименте на крысах.
Методика исследования
Двум группам крыс-самцов (№ 1 — контроль, № 2 — опыт с ацизолом) линии Вистар массой 200—300 г вводили подкожно раствор сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг (в пересчете на металл) каждый день в течение двух месяцев. Раствор ацизола вводили группе № 2 через зонд в желудок ежедневно в дозе 30 мг/кг также в течение двух месяцев. Третью группу составляли интактные крысы.
Через 1 месяц и через 2 месяца эксперимента определяли у контрольных, опытных и интактных животных показатели водо-электролитно-выделительной функции почек при спонтанном шестичасовом диурезе: уровень диуреза, скорость клубочковой фильтрации, уровень экскреции ионов и их концентрации в плазме крови, концентрацию белка в моче. Расчетным путем находили процент канальцевой реабсорбции воды, фильтрационный заряд ионов, относительную канальцевую реабсорбцию натрия, кальция, магния и фосфора.
Содержание натрия и калия в плазме крови и моче определяли методом пламенной фотометрии с помощью пламенного анализатора жидкостей ПАЖ-1, концентрацию кальция, магния и фосфора определяли на спектрофотометре UNICO. Содержание кальция определяли с помощью метода, основанного на изменении окраски эриохрома синего в зависимости от концентрации иона [1]. Концентрацию магния в биологических средах определяли с помощью метода, в основе которого лежит способность иона образовывать в щелочной среде с титановым желтым комплекс желто-красного цвета [1]. Определение неорганического фосфора осуществляли по методике Белла-Бригса-Юдилевича. Белок в моче определяли по методу Лоури [1] на спектрофотометре UNICO.
Результаты и их обсуждение
Анализ полученных результатов показал (табл. 1), что изолированное подкожное введение сульфата кадмия уже через один месяц интоксикации приводит к достоверному увеличению относительно интактных животных спонтанного шестичасового диуреза (р<0,001) за счет существенного снижения канальцевой реабсорбции воды (р<0,001). Через два месяца эксперимента при тенденции к снижению клубочковой фильтрации (р<0,1) диурез увеличивается (р<0,001) еще в большей степени за счет прогрессивного снижения канальцевой реабсорбции воды (р<0,001).
В группе № 2 на фоне одновременного введения ацизола также отмечается увеличение спонтанного диуреза (р<0,001) уже через один месяц, что, однако, обусловлено значительным увеличением клубочковой фильтрации (р<0,01) и меньшей, чем в группе № 1, степенью снижения канальцевой реабсорбции (р<0,001). В конце второго месяца эксперимента увеличение спонтанного диуреза и снижение канальцевой реабсорбции стали более выраженными (р<0,001), а повышение клубочковой фильтрации стало носить менее выраженный характер (р<0,05).
Концентрация белка в моче (рисунок) достоверно увеличилась уже через 1 месяц изолированного введения соли кадмия (р<0,001), через два месяца она выросла почти в пять раз (р<0,001). В группе № 2, с сочетанным введением соли кадмия и ацизола, достоверное увеличение концентрации белка в моче отмечалось только через два месяца эксперимента, а выраженность протеинурии была значительно меньшей (р<0,01), чем в группе № 1.
Изменения почечной обработки ионов носили однонаправленный характер (табл. 2, 3). Так, уровень экскреции кальция у животных с изолированным введением сульфата кадмия уже по истечении первого месяца эксперимента и в значительно большей степени — второго достоверно увеличился (р<0,001) по отношению к таковому у интактных крыс, что отмечалось на фоне снижения фильтрационного заряда катиона (р<0,01) за счет значительного прогрессивного снижения его относительной канальцевой реабсорбции (р<0,001). Подобные изменения наблюдались и в почечной обработке
Таблица 1
Профилактическое влияние ацизола на показатели водовыделительной функции почек и концентрацию белка в моче при подкожном введении сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг (М±м)
Фон Группа № 1 Группа № 2
1 месяц 2 месяца 1 месяц 2 месяца
Диурез, мл/час/100 г 0,116±0,006 0,146±0,004* 0,17±0,004* 0,18±0,006* # 0,223±0,009* #
Клубочковая фильтрация, мл/час/100 г 10,5±0,70 9,35±0,244 9,14±0,20* 12,97±0,34* # 12,30±0,49* #
Канальцевая реабсорбция, % 98,86±0,076 98,4±0,045* 98,12±0,037* 98,60±0,042* # 98,18±0,046*
Примечание: * — достоверные изменения относительно фона,
# — достоверные изменения относительно опыта (№ 1).
Изменение почечной обработки ионов при подкожном введении сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг (М±м)
Ионы Сроки Почечная обработка ионов
Экскреция, ммоль/ч/100 г Фильтрационный заряд, ммоль/ч/100 г Канальцевая реабсорбция,%
Кальций Фон 0,106±0,006 14,27±1,106 99,20±0,107
1 месяц 0,196±0,006* 10,810,384* 98,19±0,112*
2 месяца 0,25±0,009* 8,85±1,144* 97,56±0,106*
Натрий Фон 11,78±0,45 1411±101,9 99,13±0,081
1 месяц 13,0±0,58 1239±29,93 98,99±0,056
2 месяца 17,01±0,56* 1094±124,7* 98,62±0,065*
Калий Фон 6,19±0,35 63,15±3,65 -
1 месяц 6,20±0,40 57,80±1,82 -
2 месяца 6,06±0,33 49,69±5,835* -
Магний Фон 0,119±0,004 7,563±0,505 98,36±0,148
1 месяц 0,124±0,003 6,702±0,29 98,15±0,095
2 месяца 0,179±0,006* 6,073±0,807* 97,42±0,134*
Фосфор Фон 0,311±0,016 15,79±1,36 97,89±0,22
1 месяц 0,442±0,028* 15,61±0,93 97,0±0,21*
2 месяца 0,805±0,045* 15,69±1,989* 95,35±0,376*
Примечание: * — достоверные изменения относительно фона.
Профилактическое влияние ацизола на показатели концентрации белка в моче при подкожном введении сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг (М±м)
фосфора: достоверное прогрессивное увеличение экскреции через один и два месяца (р<0,001) также было обусловлено снижением его канальцевой реабсорбции (через 1 месяц — р<0,01, через 2 месяца — р<0,001), однако без снижения величины фильтрационного заряда. Уровень экскреции катионов натрия и магния достоверно увеличился при изолированном введении соли кадмия только в конце второго месяца эксперимента (р<0,001), что также было обусловлено снижением показателя их канальцевой реабсорбции (р<0,001), несмотря на достоверное уменьшение фильтрационного
заряда этих катионов (р<0,05). В почечной обработке калия достоверных изменений выявлено не было.
В опытной группе с сочетанным введением соли кадмия в дозе 0,1 мг/кг и ацизола изменения обработки ионов в почках имели несколько иной характер, сохраняя подобную тенденцию (табл. 2, 3). Через один месяц эксперимента экскреция кальция и его канальцевая реабсорбция достоверно не менялись относительно этих показателей у интактных животных при достоверном увеличении фильтрационного заряда катиона (р<0,01). Относительно группы крыс № 1 пока-
Кубанский научный медицинский вестник № 5 (104) 2008
Кубанский научный медицинский вестник № 5 (104) 2008
Профилактическое влияние ацизола на почечную обработку ионов при подкожном введении сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг (М±м)
Почечная обработка ионов
Ионы Сроки Экскреция, ммоль/ч/100 г Фильтрационный заряд, ммоль/ч/100 г Канальцевая реабсорбция, %
Фон 0,106±0,006 14,27±1,106 99,20±0,107
Кальций 1 месяц 0,11±0,006 # 17,95±0,872* # 99,38±0,052 #
2 месяца 0,15±0,012* # 14,09±0,786 # 98,83±0,125* #
Фон 11,78±0,45 1411±101,9 99,13±0,081
Натрий 1 месяц 14,08±0,52* 1782±59,54* # 99,20±0,04 #
2 месяца 17,66±0,75* 1669±63,67* # 98,92±0,061* #
Фон 6,19±0,35 63,15±3,65 -
Калий 1 месяц 5,81±0,35 73,63±2,848* # -
2 месяца 5,94±0,43 73,43±4,858 # -
Фон 0,119±0,004 7,563±0,505 98,36±0,148
Магний 1 месяц 0,119±0,0065 10,20±0,627* # 98,86±0,068* #
2 месяца 0,179±0,010* 8,957±0,384* # 97,92±0,149* #
Фон 0,311±0,016 15,79±1,36 97,89±0,22
Фосфор 1 месяц 0,386±0,032* 22,17±0,81* # 98,22±0,125 #
2 месяца 0,682±0,024* # 23,91±1,137* # 97,1±0,131* #
Примечание: * — достоверные изменения относительно фона,
# — достоверные изменения относительно опыта.
затели почечной обработки кальция (экскреция, фильтрационный заряд, канальцевая реабсорбция) имели достоверное (р<0,001) отличие, что приближало их к фоновым показателям. В конце эксперимента экскреция кальция достоверно увеличилась относительно фона (р<0,01) за счет снижения его канальцевой реабсорбции (р<0,02), уровень фильтрационного заряда в этот период уже достоверно не отличался от фона. Все эти изменения были достоверно (р<0,001) менее выраженными относительно таковых в контрольной группе № 1. Изменения почечной обработки натрия и фосфора у животных группы № 2 носили схожий характер. Так, через один месяц эксперимента было отмечено увеличение экскреции этих ионов (натрия — р<0,01; фосфора — р<0,05) только за счет увеличения их фильтрационного заряда без снижения показателя относительной канальцевой реабсорбции ионов, что отличало эти изменения от таковых в группе № 1 (различия канальцевой реабсорбции ионов в группах № 1 и 2: для натрия — р<0,01; для фосфора — р<0,001).
Через два месяца сочетанного введения соли кадмия и ацизола увеличение экскреции натрия и фосфора относительно фона (р<0,001) было вызвано как увеличением фильтрационного заряда этих ионов (натрия — р<0,05; фосфора — р<0,001), так и снижением показателя относительной канальцевой реабсорбции ионов (натрия — р<0,05; фосфора — р<0,01). Однако снижение уровня канальцевой реабсорбции ионов относительно фона при использовании ацизола носит менее выраженный характер, чем в группе № 1 (для натрия — р*<0,05; фосфора — р*<0,01). Экскреция магния в группе № 2 через один месяц эксперимента не изменилась при условия увеличения фильтрационного заряда (р<0,01) и увеличения канальцевой реабсорбции иона (р<0,01). Увеличение экскреции магния в этой группе животных отмечено в конце второго месяца эксперимента (р<0,001) за счет возрастания фильтрационного заряда (р<0,05) и одновременного снижения канальцевой реабсорбции иона (р<0,05). Эти изменения почечной обработки магния в группе
с сочетанным введением сульфата кадмия и ацизо-ла были выражены меньше, чем при изолированном введении соли кадмия (фильтрационный заряд — р*<0,01; канальцевая реабсорбция — р*<0,02).
Экскреция калия в этой группе животных также достоверно не изменялась во все сроки опытов, однако было отмечено небольшое увеличение фильтрационного заряда в конце первого месяца (р<0,05).
Таким образом, профилактическое влияние введения ацизола при кадмиевой интоксикации проявляется в меньшей степени снижения канальцевой реабсорбции воды и формирования протеинурии. Подобный профилактический эффект отмечается и во влиянии на почечную обработку ионов, в том числе на процессы их канальцевой реабсорбции. Способность ацизола уменьшать потребность в кислороде и его положительное влияние на процессы дыхания, возможно, предотвращают или ослабляют гипоксическую активацию процессов перекисно-го окисления липидов в клетках организма, в том числе в клетках эпителия канальцев нефронов, и тем самым снижают повреждающее действие на них кадмия. Помимо этого ацизол, являясь донатором ионов цинка, вероятно, ослабляет способность кадмия вытеснять последний из многих металлоэнзимов, участвующих в процессах тканевого дыхания и транспорта ионов в канальцах почек.
Таким образом, введение ацизола является эффективным способом снижения и коррекции нефротокси-ческого действия кадмия при хроническом отравлении его соединениями.
Поступила 08.07.2008
ЛИТЕРАТУРА
1. Диагностика болезней почек / С. И. Рябов, Ю. В. Наточин, Б. Б. Бондаренко Ленинград: Медицина, 1979.
2. Коротков С. М., Глазунов В. В. Розенгарт Е. В., Суворов А. А. Действие гидрофобного органического комплекса кадмия на
ионную проницаемость митохондриальной мембраны и дыхание митохондрий печени крысы // Биологические мембраны. 1996. № 2. С. 178—183.
3. Кухта В. М., Морозкина Т. С., Олецкий Э. И., Силкова Ю. В. Антиоксидантная защита тканей животных при раздельном и сочетанном действии гамма-излучения и кадмия в различных дозах // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2000. № 6. С. 22—26.
4. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А. П. Авцин, А. А. Жаворонков, М. А. Риш, Л. С. Строчкова. М.: Медицина, 1991. 361 с.
5. Насолодин В. В. Биологическая роль цинка и проявления недостаточности его в организме // Вопросы питания. 1986. № 5. С. 6—10.
6. Franchini I., Mutti A. Tubulointerstinal nephropaties by industrial chemicals // Proceedings of the 4th Bari seminar in Nephrology. Bary, 1990. P. 119—127.
7. Fukumoto M., Kujiraoka T., Hara M., Shibasaki T. Effect of cadmium on gap junctional intercellular communication in primary cultures of rat renal proximal tubular cells // Life Sci. 2001. Vol. 69 (3). P. 247—254.
8. Jimi S., Uchiyama M., Takaki A. Mechanisms of cell death induced by cadmium and arsenic // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2004. Vol. 1011. P. 325—331.
9. Ohta H., Yamauchi Y., Nakakita M., Tanaka H. Relationship between renal dysfunction and bole metabolism disorder in male rats after long-term oral quantitative cadmium administration // Ind. Health. 2000. Vol. 38 (4). P. 339—355.
10. Takaki A., Jimi S., Segawa M. Cadmium-induced nephropathy in rats is mediated by express of senescence-associated beta-galactosidase and accumulation mitochondrial DNA deletion // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2004. Vol. 1011. P. 332—338.
11. Trzcinka-Ochocka M., Jakubowski M., Razniewska G. The effects of environmental cadmium exposure on kidney function: the possible influence of age // Environ. Res. 2004. Vol. 95 (2). P. 143—150.
В. Б. БРИН, А. К. МИТЦИЕВ, Х. Х. БАБАНИЯЗОВ, Н. В. ПРОНИНА, Т. В. ЗААЛИШВИЛИ
влияние ацизола на патоморфологические изменения
ТКАНЕЙ ПОЧЕК И МИОКАРДА У КРЫС, СОСТОяНИЕ ПРОЦЕССОВ
перекисного окисления липидов при парентеральном
И ИНТРАГАСТРАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ АЦЕТАТА СВИНЦА
Кафедра нормальной физиологии Северо-Осетинской государственной медицинской академии, г. Владикавказ, ул. Пушкинская, 40, nosma@dol.ru ЗАО «Ацизол-Фарма», г. Москва, бульвар Дм. Донского, 12—16;
ЗАО «Ацизол-Новые технологии», г. Подольск, ул. Готвальда, 19—16
Профилактическое применение ацизола является эффективным способом коррекции токсического действия свинца при хроническом отравлении, что достоверно подтверждается данными морфологических исследований. Обладая выраженным антиоксидантным действием, ацизол на фоне хронического отравления свинцом способствует снижению выраженности нарушений процессов перекисного окисления липидов, повышая активность ферментов антиокислительной защиты. Изолированное введение экспериментальным животным ацизола подтвердило его отчетливое антиоксидантное действие, что проявлялось в повышении активности ферментов антиокислительной защиты и снижении концентрации продуктов перекисного окисления липидов в эритроцитах.
Ключевые слова: свинцовая интоксикация, перекисное окисление липидов, ацизол, патоморфология почек и миокарда.
Кубанский научный медицинский вестник № 5 (104) 2008 УДК: 615.9:616.61-616.12-577.1
