ВЛИЯНИЕ ФРЕОНА 114В2 (1,2-ДИБРОМТЕТРАФТОРЭТАНА) НА СЕЗОННЫЙ РИТМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МИТОХОНДРИЙ ПЕЧЕНИ КРЫС Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1991

УДК 612,351:577.121.71.014.46:615.917:547.412.126.231.06:613.13

Ю. А. Трифонов, А. А. Турдыев, Л. А. Тиунов, С. В. Волошин, О. С. Филютович, Е. К. Прус,

В. А. Воронин

ВЛИЯНИЕ ФРЕОНА 114В2 (1,2-ДИВРОМТЕТРАФТОРЭТАНА) 4 НА СЕЗОННЫЙ РИТМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МИТОХОНДРИЙ

ПЕЧЕНИ КРЫС

Институт биохимии АН Узбекской ССР, Ташкент

<2* V

В последние годы все большее внимание привлекает изучение биологического действия химических веществ с учетом ритмического характера течения физиологических процессов. Оно необходимо для комплексной оценки влияния различных ксенобиотиков на организм [1, 8, 18]. Нами было установлено, что летальность крыс при интоксикации бензолом [16] и метанолом [13] достоверно зависит от сезона года. Известно, что именно энергетический обмен, за который преимущественно отвечают митохондрии, является основой всего клеточного обмена и ритмической системы организма [10]. Ранее [6] было показано, что, несмотря на химическую инертность, некоторые фреоны метаболизируются до фто-руксусной и фторпропионовой кислот и блокируют работу цикла Кребса. Наконец, имеются сведения о том, что отравление животных фреоном 114В2 приводит к угнетению тканевого дыхания, разобщению дыхательной цепи митохондрий на стадии флавопротеинов и цитохромов [2], в митохондриях печени происходит обратимый компенсированный низкоэнергетический сдвиг [15]. Все это позволяет предположить, что при ингаляционном воздействии фреона 114Вг могут происходить изменения в функционировании ми-тохондриального комплекса, а в связи с этим и нарушение ритмической системы организма. Для проверки этого предположения было проведено исследование энергетической активности митохондрий печени крыс после острой интоксикации фреоном 114Вг в различные сезоны года.

В качестве экспериментальной модели использовано однократное 2-часовое ингаляционное воздействие фреоном 114Вг в концентрациях 763,3± ±32,5 г/м (СЬ.е), 908,9± 18,8 г/м3 (СЬ50) и 1084,7±9,5 г/м3 (СЬ84) на нелинейных белых крыс-самцов с массой тела 160—180 г. Затравку проводили в 8—9 ч утра в середине каждого сезона года. Активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ), аденозинтрифосфатазы (АТФазы) и дыхание митохондрий печени исследовали методами, описанными ранее [13]. Уровень энергетической активности митохондрий печени определяли методом нормированных коэффициентов связи (НКС~ анализ) с использованием критерия Стьюдента (Р=95 %) [7]. При этом измеряли скорости дыхания У4п (в состоянии покоя, в присутствии 10 мМ сукцината, до добавления 200 мкМ

АДФ), Уз, У40 (в период отдыха, после ис-пользоваия АДФ), активность СДГ и АТФазы митохондрий печени. Изменение этих показателей имеет однонаправленный характер, что отвечает требованиям НКС-анализа.

Установлено, что уровень энергетической активности митохондрий печени интактных крыс претерпевает сезонные колебания с увеличением в летний и зимний сезоны и снижением в ве-

+ 0# + 0,7 +0,6 +0,5 +Й4 +0.3

+ог + 0.1 о -о./ -0.2 -0.3 -0,1 -0.5 -0.6

Л

>29.0

Рис. 1. Сезонные уровни энергетической активности митохондрий печени крыс (А) и амплитуды их сезонных колебаний (Б) после интоксикации фреоном 114В2.

По осям абсцисс: А — сезоны года (В — весна: Л — лето; О — осень;

3 — зима); А. Б: / — контроль (л=9); 2 — СЬ,6 (л=5): 3 — С1!0 (л=5); ■I — СЬц (л = 5); по осям ординат: А — показатели ИСК. В — сезонные амплитуды НКС в абсолютных значениях чисел (цифры — отклонение от контроля, %).

сенний и осенний периоды года (рис. 1 ,А). Сезонная амплитуда энергетической активности митохондрий печени интактных крыс достигает 138,8% (лето — осень; р<0,05; л=18). Воздействие фреоном 114В2 (рис. 1,5) в дозе, равной СЦб, вызывает уменьшение сезонной амплитуды энергетической активности митохондрий печени крыс на 17,2% (р<0,05; п= 14). Следует отметить, что уже при СЬ]6 происходит полное сглаживание сезонного ритма таких показателей, как Уз, активность АТФазы и СДГ. Это свидетельствует о том, что воздействию фреона 114Вг в большей степени подвержен процесс аккумуляции энергии в дыхательной цепи митохондрий, связанный с синтезом АТФ. Указанные нарушения могут происходить или в результате протонофорных свойств самого фреона 114Вг [9], или в результате нарушения транспорта электронов по дыхательной цепи митохондрий вследствие блокирования цикла Кребса его метаболитами [6, 17]. Увеличение концентрации фреона 114 В2 (см. рис. 1,5) до СЬ5о и СЦ4 вызывает увеличение амплитуды сезонного ритма энергетической активности митохондрий печени на 26,9 и 29 % (р<0,05; л=14). Известно, что увеличение амплитуды сезонного ритма — это предпосылка к десинхронизации в сфере циркадианной системы [11]. Согласно одной из концепций [19], в возникновении биологических ритмов активное участие принимает периодический поток ионов через биологические мембраны. Можно предположить, что именно протонофорное действие фреона 114Вг на мембраны митохондрий служит пусковым механизмом в нарушении ритмики организма. Более наглядно причины десинхроноза циркадианной активности митохондрий печени при действии фреона 114Вг можно проследить при анализе компенсаторного резерва и энергетической активности митохондрий печени (рис. 2).

Установлено, что при повышении концентрации фреона 114В2 во все сезоны года увеличивается поступление энергии к митохондриям печени, проявляющееся ростом расходования их компенсаторного резерва. Наименьшей способностью к реализации компенсаторного резерва обладают митохондрии печени в летний и зимний сезоны года. Вероятно, этим можно объяснить повышение летальности крыс в указанные периоды при отравлении фреоном 114В2 [15]. Другим важным аспектом устойчивости митохондрий печени крыс к действию фреона 114В2 является их способность при реализации компенсаторного резерва переключать свою энергетическую активность с режима «активация» на режим «торможение» [5]. Начало этого процесса, вероятно, связано со способностью интактных митохондрий печени в ответ на предъявленное воздействие симметрично (зеркально) изменять уровень своей энергетической активности в зависимости от сезона года [3]. Так, в ответ на

+г/о +/оо

+90 +80 +70 +60 +30 +40 +30 +20 +/0 о -ю -20 -30 -АО

Л

¿г

; ♦ и 1)

I I

+1

к?

J_I_!_

1 г з в

J_I_|_

12 3

л

J_I_|_

г з о

2 3

3

Рис. 2. Изменение комненсаторного резерва и энергетической активности митохондрий печени крыс при воздействии фреона 114В2 в различные сезоны года.

По оси абсцисс — диаграммы изменения компенсаторного резерва в интервале: / — контроль для 2 — контроль для СЬ(б—СЬзо; 3~

контроль для С1.16—СЬзо—СЬ8.. Стрелками указаны уровень и направление изменения энергетической активности митохондрий при реализации компенсаторного резерва. В — весна. Л — лето, О — осень. 3 — зима; по оси ординат— изменения энергетической активности митоюндрий (в %).

воздействие фреона 114В2 в концентрации, равной СЬ16, весной и осенью митохондрии печени расходуют свой компенсаторный резерв в сторону увеличения энергетической активности на 22 % (р<0,05; п= 14), а летом и зимой их энергетическая активность снижается соответственно на 7 и. 20% (р < 0,05; п— 14). Увеличение концентрации фреона 114В2 вызывает в митохондриях печени крыс попеременное переключение энергетической активности с режима «активация» на режим «торможение» и наоборот. Наиболее критическими в этом отношении являются осенний и зимний периоды года, так как именно в это время отсутствие способности митохондрий осуществлять переключение энергетической активности при концентрациях фреона 114 В2, равных С1_5о и СЬв4, приводит к увеличению сезонной амплитуды их энергетической активности и десинхронизации циркадианного ритма окислительного фосфорилирования.

Следует отметить, что ответ митохондрий на воздействие вредных веществ в различные сезоны года не является универсальным и, вероятно, зависит от токсичности как самого агента, так и его метаболитов. Ранее установлено, что воздействие бензола в аналогичных концентрациях на сезонный ритм энергетической активности митохондрий печени крыс вызывает эффект, противоположный эффекту фреона 114В2. При увеличе-

нии уровня воздействия бензола не происходит нарушения процесса «активации» и «торможения» энергетической активности митохондрий [12, 14]. Известно, что фреон 114В2 обладает большой химической инертностью, его ПДК в воздухе рабочей зоны в 200 раз больше таковбй бензола [4J, тем не менее можно предположить, что при его воздействии вероятность возникновения десинхроноза ритмической системы организма увеличивается.

Таким образом, воздействие на крыс фреона 114В2 вызывает изменение амплитуды сезонного ритма энергетической активности митохондрий печени. В концентрации, равной CLis, вещество приводит к снижению, а при воздействии концентраций на уровне CLso и CLg4 — к увеличению этой амплитуды. Наиболее критическими являются осенний и зимний периоды года, так как именно в эти сезоны наблюдается нарушение регуляции активности митохондрий, приводящее к десинхронизации сезонного ритма их энергетической активности. Для установления величины промежутка времени, необходимого для восстановления циркадианного ритма энергетической активности митохондрий печени после воздействия фреона 114В2, необходимы исследования по изучению влияния этого ксенобиотика на организм в отдаленный период после его воздействия.

Литература

1. Березовская И. В. // Химико-фармацевтический журнал,— 1977,— Т. 11, № 5,— С. 47—55.

2. Воронин В. А., Денисенко А. А., Линючева Л. А. // Гиг. и сан,— 1976,— № 1,—С. 105—106.

3. Дубров А. П. Симметрия биоритмов и реактивности.— М„ 1987.

4. Измеров Н. Ф, Саноцкий И. В., Сидоров К. К.

Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии.— М., 1977.

5. Кондрашова М. Н. // Регуляция энергетического обмена и устойчивость организма.— Пущино, 1975.— С. 3—21.

6. Лазарев Н. В. Вредные вещества в промышленности.— М„ 1971.

7. Мотлох Н. Н. // Межсистемные взаимодействия при радиационном поражении.—Пущино, 1978.—С. 61—68.

8. Романов Ю. А. // Проблемы космической биологии. Биологические ритмы.— М., 1980.— Т. 41.— С. 10—56.

9. Ротенберг Ю. С. // Бюл. экспер. биол.— 1982.— № 9,— С,- 42-45.

10. Сельков Е. Е. // Регуляция энергетического обмена и физиологическое состояние организма.— М„ 1978.— С. 15—32.

11. Степанова С. И. // Проблемы временной организации живых систем.— М., 1979.— С. 37—62.

12. Трифонов Ю. А. Цнтофункциональная характеристика кроветворной ткани и печени крыс при интоксикации бензолом: Автореф. дис. ... канд. биол. наук.— Ташкент, 1982.

13. Трифонов Ю. А., Турдыев А. А., Тиунов Л. А. // Гиг. и сан,— 1987,— № 8.— С. 82—84.

14. Трифонов Ю. А., Турдыев А. А., Волошин С. В. // Съезд физиологов Узбекистана, 4-й: Тезисы докладов.— Ташкент, 1988.—С. 187—188.

15. Трифонов Ю. А., Турдыев А. А., Тиунов Л. А. // Гиг. и сан,— 1990,—№ 2,—С. 17—18.

16. Турдыев А. А., Трифонов Ю. А. // Всесоюзный симпозиум. Метаболическая регуляция физиологического состояния.— Пущино, 1984.— С. 79—80.

17. Peters К- Biochemical Lesions and Lethal synthesis-Oxford, New York, 1963.

18. Rex H„ Kasiner D„ Schade R. 11 Arch. Toxicol.— 1980.— Suppl. 4,— P. 419—420.

29. Sweeney B. Af. 11 Inter. J. Chronobiol.— 1974.— Vol. 2.

Поступила 14.05.90

Summary. In the experiments with white rats it was found, that the inhalation of freon 114B2 at CL|6, CL50, CL8< levels caused the changes in seasonal values of the energy activity in mitochondria. The action of the freon I14B2 caused disturbances in regulation of the mitochondria activity and desynchronization of seasonal rhythms of their energy activity.

Гигиена воды, санитарная охрана водоемов и почвы

© П. Д. КЛОЧЕНКО. А. И. САКЕВИЧ. 1991 УДК 614.777:1628.191:1546.175+546.173

П. Д. Клоченко, А. И. Сакевич

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ В ИСТОЧНИКАХ ПИТЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Институт гидробиологии АН УССР, Киев

Среди азотсодержащих соединений, обусловливающих формирование биологической доброкачественности воды для человека, наиболее существенны нитраты и продукты их восстановления—нитриты. Установлено [1, 8], что они яв-

ляются предшественниками канцерогенных Ы-нит-розосоединений, а также снижают резистентность организма к воздействию мутагенных и канцерогенных факторов. Избыточные количества нитратов в питьевой воде изменяют ее органолепти-

2 Гигиена и санитария № 6

— 17—