CC BY
42
УДК 577.121.2:599.323.4 Хомич Н. П. 1, асистент, Антоняк Г. Л. 2, професор, Савицька О. М. 2, доцент ©
(E-mail: [email protected])
1Льв1вський нащональний аграрный утверситет, м. Дубляни, Украгна 2Льв1вський нащональний утверситет 1мен11вана Франка, м. Льв1в, Украгна ВПЛИВ ХРОМУ (VI) НА ПРОЦЕС ПЕРОКСИДАЦП Л1П1Д1В I СТАН АНТИОКСИДАНТНО1 СИСТЕМИ В КЛ1ТИНАХ ПЕЧ1НКИ, НИРКИ ТА
ЛЕГЕНЬ КРОЛИК1В У статтг показан результати дослгджень впливу шестивалентного Хрому за умов внутрШньошлункового введення у форм1 KCr2O7 на процес пероксидного окиснення лтд1в (ПОЛ) та активность ензимгв антиоксидантног системи (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатюнпероксидаза, глутатюнредуктаза) в клтинах печтки, нирки i легень кролиюв. Встановлено, що 30-добове введення KCr2O7 дозою 5 мг/кг маси зумовлюе стимуляцт процесу ПОЛ та неоднозначт змти активностi ензимiв-антиоксидантiв в органах кролиюв. Отримаш результати свiдчать про рiзну стшюсть аналiзованих клтин до зумовленого Хромом(VI) оксидативного стресу та специфжу адаптацшних антиоксидантних реакцш у клтинах внутрШтх оргатв тварин.
Ключов1 слова: Хром(У1), метали, пероксидне окиснення лiпiдiв, антиоксидантна система
УДК 577.121.2: 599.323.4 Хомич Н. П.1, ассистент, Антоняк Г. Л.2, профессор, Савицкая О. Н.2, доцент
1 Львовский национальный аграрный университет, г. Дубляны, Украина 2Львовский национальный университет имени Ивана Франко, г. Львов, Украина ВЛИЯНИЕ ХРОМА (VI) НА ПРОЦЕСС ПЕРОКСИДАЦИИ ЛИПИДОВ И СОСТОЯНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ В КЛЕТКАХ ПЕЧЕНИ, ПОЧЕК И ЛЕГКИХ КРОЛИКОВ В работе представлены результаты исследований влияния шестивалентного хрома в условиях внутрижелудочного введения в форме K2Cr2O7 на процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность ферментов антиоксидантной системы (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза,
глутатионредуктаза) в клетках печени, почек и легких кроликов. Установлено, что 30-суточное введение K2Cr2O7 в дозе 5 мг/кг массы приводит к стимуляции процесса ПОЛ и неоднозначным изменениям активности ферментов-антиоксидантов в органах кроликов. Полученные результаты свидетельствуют о различной устойчивости анализируемых клеток к обусловленному хромом(¥1) окислительному стрессу и специфике адаптационных антиоксидантных реакций в клетках внутренних органов животных.
Ключевые слова: Хром (VI), металлы, перекисное окисление липидов, антиоксидантная система
UDC 577.121.2: 599.323.4
Khomych N. P.1 assistant, Antonyak H. L.2, professor, Savytska O. M.2, associate
professor
1Lviv National Agricultural University, Dubliany, Ukraine 2Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine EFFECTS OF CHROMIUM (VI) ON PROCESS OF LIPID PEROXIDATION AND ANTIOXIDANT SYSTEM IN THE CELLS OF LIVER, KIDNEY AND
LUNG OF RABBITS The aim of this study was to assess an impact of hexavalent chromium in the conditions of intragastric administration in the form of K2Cr2O7 on the process of lipid peroxidation
© Хомич Н. П., Антоняк Г. Л., Савицька О. М., 2015
431
(LPO) and activities of enzymes of antioxidant system (superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase, glutathione reductase) in the cells of liver, kidney and lungs of rabbits. It was found that 30-daily administration of K2Cr2O7 at a dose of 5 mg / kg caused stimulation of lipid peroxidation and diverse changes in activity of antioxidant enzymes in the organs of rabbits. The results of study indicate the different resistance of analyzed cells to oxidative stress caused by chromium (VI) and specificity of adaptive antioxidant reactions in the cells of internal organs of animals.
Key words: chromium (VI), metals, lipid peroxidation, antioxidant system
Вступ. Сполуки шестивалентного Хрому, як i шших важких метатв, використовуваних у промисловосп, належать до зaбруднювaчiв природного середовища та ютотно впливають на мeтaболiчнi процеси за умов надходження в оргашзм людини i тварин [1, 2]. На вщмшу вщ Хрому(Ш), який е нeобхiдним компонентом живлення тварин, у шестивалентному сташ цей елемент спричиняе порушення обмiну речовин, виявляе iмунотоксичнi, мутaгeннi, кaнцeрогeннi, тeрaтогeннi ефекти [1, 3-5]. Вщомо, що майже 35% Хрому, який вивiльняеться з антропогенних джерел, е у формi хромапв i дихромaтiв, якi можуть м^рувати 3i забрудненого грунту i поливно1 води в рослини, потрапляти в корми тварин i сшьськогосподарську продукщю [6, 7]. Можливими наслщками надходження Хрому(У1) з питною водою i кормом е порушення у сташ здоров'я тварин, попршення якост продукпв тваринного походження [7-9]. Тому актуальш дослiджeння впливу Хрому(У1) на оргашзм сшьськогосподарських тварин для розробки способiв корeкцiï мeтaболiчних порушень за умов ведення аграрного виробництва на тeриторiях, забруднених важкими металами. Зокрема, це стосуеться кролiвництвa, яке ниш е перспективною та eкономiчно випдною сферою aгробiзнeсу у багатьох крашах, зокрема, в Укрaïнi.
Метою роботи було з'ясувати вплив Хрому(У1) на процес пероксидного окиснення лшщв (ПОЛ), актившсть eнзимiв aнтиоксидaнтноï системи та вмют вiдновлeного глутaтiону в кл^инах пeчiнки, нирки та легень кролиюв за внутрiшньошлункового введення цього елемента у формi кaлiю дихромату.
Матерiал i методи дослiджень. Дослiджeння проводили на кроликах-самцях породи «шампань» тримюячного вiку, утримуваних за умов вiвaрiю, яким згодовували стандартний рaцiон з необмеженим доступом до води. Тварин подшили на 3 групи: контрольну (К) i 2 дослщш (Д1-Д2). Кроликам групи Д1 i Д2 вводили в шлунок розчин К2СГ2О7 (5 мг/кг маси) щодоби, вщповщно, впродовж 14 -ти i 30-ти дiб. Тваринам контрольноï групи внутршньошлунково вводили фiзiологiчний розчин в такому самому об'ем^ за аналопчною схемою.
Мaтeрiaл для дослiджeнь (пeчiнкa, нирка, лeгeнi кроликiв контрольноï та дослщних груп) отримували пiсля евтанази, яку здiйснювaли дeкaпiтaцiею пiд легким наркозом iз використанням дieтилового етеру, дотримуючись загальних принципiв бiоeтики зпдно з положеннями Свропейсько1' конвeнцiï про захист хребетних тварин (Страсбург, Франщя, 1985). Органи тварин, вадбраш тсля eвтaнaзiï, охолоджували на льодi, обмивали фiзрозчином, пiдсушувaли фiльтрувaльним папером, подрiбнювaли i гомогeнiзувaли згiдно iз стандартною методикою. В гомогенатах кл^ин дослщжували концeнтрaцiю продуктiв ПОЛ (ТБК-aктивнi продукти), вмют вщновленого глутaтiону (GSH) та актившсть eнзимiв антиоксидантно1' системи, зокрема: супероксиддисмутази (СОД), каталази, глутaтiонпeроксидaзи (I II) i глутaтiонрeдуктaзи (ГР).
Визначення вмiсту ТБК-активних продуктiв здiйснювaли методом [10], концeнтрaцiю вiдновлeного глутaтiону визначали з використанням 5,5' -ди-тю-бю(-
432
2-штробензойно1) кислоти [11]. Супероксиддисмутазну актившсть аналiзували за рiвнем гальмування процесу вiдновлення нiтросинього тетразолiю за наявност NADH i феназинметасульфату [12], каталазну - з використанням пдроген пероксиду як субстрату реакцп [13], глутатюнпероксидазну - за швидкiстю окиснення глутатюну за наявностi гiдропероксиду третинного бутилу як субстрату [14]. Глутатюнредуктазну актившсть визначали за iнтенсивнiстю вщновлення глутатiону за наявностi NADPН в середовищi [15]. Активнiсть ензимiв обчислювали, здiйснюючи перерахунок на 1мг бшка. Вмiст бiлка в гомогенатах визначали методом [16]. Отримаш результати опрацьовували методами варiацiйноl статистики.
Результати дослщжень. У низцi дослiджень показано, що метаболiчнi ефекти Хрому(У1) суттево залежать вiд способу й тривалостi надходження в оргашзм тварин [1,5,9]. Результати наших експерименпв свщчать, що тривале внутрiшньошлункове введення цього елемента у формi К 2СГ2О7 зумовлюе значне накопичення продуктiв пероксидного окиснення лшщв у клiтинах внутрiшнiх органiв кролиюв (табл. 1). Зокрема, пiсля щодобового введення К 2СГ2О7 впродовж 30 дiб концентрацiя ТБК-активних продуктiв у печшщ, нирцi та легенях тварин зростае, вщповщно, на 48,9%, 117,3% i 58,4% (р<0,01-0,001).
Аналiзуючи динамшу цього показника у часовому аспекп, можна вiдмiтити, що в кл^инах печiнки i нирки концентрацiя продукпв ПОЛ на 14 -ту i 30-ту доби дослiду збiльшуеться лшшно, залежно вiд тривалостi введення катю дихромату, а в клiтинах легень штенсившше накопичення продуктiв ПОЛ вщбуваеться на 14-ту добу (вмiст ТБК-активних продукпв зростае майже вдвiчi порiвняно з контролем, р<0,001), нiж на 30-ту добу експерименту (табл. 1, рис. 1 А-В). Натомють у гепатоцитах кролиюв, яким вводили К2СГ2О7 впродовж 14-ти дiб, цей показник збшьшуеться лише на 30,3%, а в клгтинах нирки - на 79,7% (р<0,05-0,01). Такi вщмшност можуть вказувати на рiзну чутливють клiтин внутрiшнiх органiв кроликiв до прооксидантного впливу Хрому(У1).
Таблиця 1
Вплив Хрому(У!) на вмiст ТБК-активних продуктов (нмоль/г тканини) в
кштинах внутрiшнiх органiв кролнкчв (М±т, п=5)
Дослвджуваний орган Контроль Введення К2СГ2О7
14 д1б 30 д1б
Печшка 27,12±1,76 35,34±2,47* 40,38±2,60**
Нирка 31,75±1,80 57,06±3,65** 68,99±3,92***
Легеш 20,97±1,43 41,26±3,22** 33,21±2,07**
Прим1тка: *, **, *** - в1ропдшсть р1зниць м1ж контрольною 1 дослщними групами кроликов (*- р<0,05; ** - р<0,01; ** - р<0,001)
У наших дослiдженнях встановлено, що стимулящя процесiв пероксидацп лшдав супроводжуеться неоднозначними змiнами функцюнально! активносп ензимiв антиоксидантно! системи в клпинах печiнки, нирки та легень кролиюв, яким вводили К2СГ2О7 (рис. 1 А-В).
Зокрема, на 14-ту добу дослщу супероксиддисмутазна активнiсть зростае в клгтинах нирки та легень, вщповщно, на 31,1% i 48,0% (р<0,05), а в гепатоцитах вiрогiдно не змшюеться. Однак на 30-ту добу актившсть СОД пригшчуеться в клпинах печiнки та нирки пiддослiдних тварин, вщповщно, на 23,8% i 45,3% (р<0,05-0,001).
За таких умов каталазна активнiсть зменшуеться в клiтинах дослщжуваних органiв кроликiв упродовж усього експериментального перiоду. Найвиразнiше
433
пригшчення активносп ензиму виявляеться в клтинах легень на 30 -ту добу дослщжень - майже в 3 рази (р<0,001), а в клггинах печшки i нирки каталазна активнiсть зменшуеться наприкiнцi 30-добового перiоду, вiдповiдно, в 1,6 i 1,9 разу (p<0,01-0,001) (рис. 1 А-В).
Рис. 1. Актившсть ензимiв антиоксидантноТ системи, концентрац1я ТБК-активних продуктов i вiдновленого глутатiону в органах кролиюв за умов введення K2Cr2O7: А - печшка; Б - нирка; В - легеш Результати аналiзу активностi ензимiв, функцюнально пов'язаних iз глутатiоном, свiдчать, що змiни 1хньо1 активностi неоднаковi в анатзованих органах кроликiв, яким вводили K2Cr2O7. Зокрема, на 14-ту добу експерименту глутатюнпероксидазна активнiсть зростае в кттинах печiнки, нирки та легень,
434
вщповщно, в 1,60, 2,28 i 3,15 разу (p<0,05—0,001). Однак на 30-ту добу дослщжень актившсть ГП наближаеться до контролю у кл^инах печiнки та нирки, а в легенях залишасться вищою вщ значень, виявлених у тварин контрольно! групи (p<0,05) (рис. 1 А-В). Глутатiонредуктазна активнiсть в органах кролиюв дослiдних груп також змшюеться по-рiзному - зростае на 14-ту добу у печшщ, проте значно пригшчуеться в клiтинах нирки та легень на 30-ту добу експерименту (p<0,05-0,001). Установлен змiни супроводжуються зменшенням вмiсту вiдновленого глутатiону, зокрема, в кттинах нирки - на 27,3%, а легень - на 29,5%. Однак у гепатоцитах кролиюв, яким вводили катю дихромат, достовiрних змш концентраци GSH не виявлено.
Отримаш результати свiдчать про те, що за умов тривалого надходження Хрому(У1) активуеться процес пероксидаци лшщв та здiйснюеться перебудова антиоксидантного метаболiзму в клiтинах внутрiшнiх органiв кролиюв. Встановленi ефекти можуть зумовлюватись утворенням вшьних радикалiв та iнших активних форм кисню пiд час вщновлення Cr(VI) до Cr(III), яке, як вщомо, вiдбуваеться за участю внутршньокштинних редуктантiв [1,5,17]. Отже, результати дослщжень тдтверджують загальнi положення щодо прооксидантного впливу Хрому(VI) та здатнiсть цього елемента iндукувати розвиток оксидативного стресу в клггинах тварин.
Висновки. Внутршньошлункове введення К2СГ2О7 упродовж 30-ти дiб дозою 5 мг/кг маси призводить до змш прооксидантно -антиоксидантного стану в клггинах печiнки, нирки та легень кролиюв. Однак рiзний рiвень стимуляци процесiв пероксидаци лiпiдiв та особливост динамiки активностi ензимiв антиоксидантно! системи можуть вказувати на неоднакову резистентшсть до оксидативного стресу та специфшу адаптацiйних антиоксидантних реакцiй в клггинах внутрiшнiх органiв тварин на вплив шестивалентного Хрому.
Перспективи подальших дослiджень. Подальшi дослiдження варто скерувати на з'ясування впливу Хрому(VI) на енергетичш процеси в клiтинах, а також впливу цього елемента на стан iмунноl системи в органiзмi тварин.
Л^ература
1. Сологуб Л. I. Хром в органiзмi людини i тварин. Бiохiмiчнi, iмунологiчнi та еколопчш аспекти / Л. I. Сологуб, Г. Л. Антоняк, Н. О. Бабич / Л^в: Свросвгг, 2007. -127 с.
2. Антоняк Г. Л. Кадмш в органiзмi людини i тварин. II. Вплив на функцюнальну активнiсть оргашв i систем / Г. Л. Антоняк, Н. О. Бабич, Л. П. Бшецька, Н. €. Панас, Ю. В. Жилiщич // Бюлопчш студи / Studia Biologica. - 2010. - Т. 4, № 3. -С.125-146.
3. Влiзло В. В. Бiохiмiчнi основи нормування мшерального живлення велико1 рогато! худоби. 2. Мшроелементи / В. В. Влiзло, Л. I. Сологуб, В. Г. Янович, Г. Л. Антоняк // Бюлопя тварин. - 2006. - Т. 8, № 1-2. - С. 41-62.
4. 1скра Р.Я. Хром у живленш тварин / Р. Я. 1скра, В. В. Влiзло, Р. С. Федорук, Г. Л. Антоняк / - Ки!в: «Аграрна наука», 2014. - 312 с.
5. Zhitkovich A. Chromium in drinking water: Sources, metabolism, and cancer risks / A. Zhitkovich // Chem. Res. Toxicol. - 2011. - Vol. 24. - P. 1617-1629.
6. Wang J. The determination of chromium in feeds by flame atomic absorption spectrophotometry / J. Wang, B. Jia, L. P. Guo, Q. P. Lin // Guang Pu Xue Yu Guang Pu Fen Xi. - 2005. - Vol. 25, N 7. - P. 1142-1144.
7. Li Y. A survey of selected heavy metal concentrations in Wisconsin dairy feeds / Y. Li, D. F. McCrory, J. M. Powell, H. Saam, D. Jackson-Smith // J. Dairy Sci. - 2005. - Vol. 88, N 8. - P. 2911-2922.
435
8. Скаб О. Вплив тривалого перорального введення калто GixpoMaiy на гематолопчш показники кpовi кpолiв / О. Скаб, Г. Антоняк, Н. Хомич, Н. Панас // Вюник Львiвського нащонального аграрного ушверситету. Сер: Агpономiя. - 2013. -Вип. 17, № 2. - С. 440-445.
9. Антоняк Г. Л. Вплив препарату «Е-селен» та бюмаси дpiжджiв Phaffia rhodozyma на енергетичний обмiн в еритроцитах кролишв за умов перорального надходження калда бiхpоматy / Г. Л. Антоняк, О. Б. Скаб // Науковий вюник Львiвського нащонального yнiвеpситетy ветеринарно! медицини та бiотехнологiй iM. С. З. Гжицького. - 2013. - Вип. 15, № 1, Ч. 2. - С. 3-9.
10. Ohkawa H. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction / H. Ohkawa, N. Ohishi, K. Yagi // Anal. Biochem. - 1979. - Vol. 95. - P. 351-358.
11. Ellman G. L. Tissue sulfhydryl groups / G. L. Ellman // Arch. Biochem. Biophys. -1959. - Vol. 82. - P. 70-77.
12. Дубинина Е. Е. Активность и изоферментный спектр СОД эритроцитов / Е. Е. Дубинина, Л. Я. Сальникова, Л. Ф. Ефимова // Лаб. дело. - 1983. - № 10. - С. 30-33.
13. Королюк М. А. Метод определения активности каталазы / М. А. Королюк, Л. И. Иванова, И. Г. Майорова, В. Е. Токарев // Лаб. дело. - 1983. - № 10. - С. 16-18.
14. Моин В. М. Простой и специфический метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах / В. М. Моин // Лаб. дело. - 1986. - № 12. -С. 724-727.
15. Bergmeyer U. Methods of Enzymatic Analysis / U. Bergmeyer, M. Grassl / Verlag Chemie.: Weinheim-Deerfield Beach, Florida-Basel. - 1983. - 500 p.
16. Lowry O. H. Protein measurement with the Folin phenol reagent / O. H. Lowry, N. J. Rosebrough, A. L. Farr, R. J. Randall // J. Biol. Chem. - 1951. - Vol. 193, N 1. - P. 265-275.
17. Myers J. M. The intracellular redox stress caused by hexavalent chromium is selective for proteins that have key roles in cell survival and thiol redox control / J. M. Myers, W. E. Antholine, C. R. Myers // Toxicology. - 2011. - Vol. 281, N 1-3. - P. 37-47.
Стаття надтшла до редакцИ 8.09.2015
УДК 636.083.312.5:636.2
Чубко Ю. В., астрантка * (E-mail: [email protected]) ©
Вгнницький нацгональний аграрный утверситет, м.В!нниця
ОСОБЛИВОСТ1 ПОВЕД1НКИ НАДРЕМОНТНОГО МОЛОДНЯКУ
ВЕЛИКО! РОГАТО! ХУДОБИ ЗА Р1ЗНИХ УМОВ УТРИМАННЯ ТА К1ЛЬКОСТ1 СКОТОМ1СЦЬ У ГРУПОВИХ КЛ1ТКАХ
Встановлена доцгльнгсть обладнання групових клток для надремонтного молодняку великог рогатог худоби боксами для вгдпочинку у поргвняннг без гхнього обладнання, що дозволяе, особливо покращити умови погдання корму. Доведена закономерность, що при зменшенг кглькостг бичкгв у групових клтках вгдбуваеться скорочення термту, погдання кормгв. Знаходження бичкгв без дш та комфортному рус1 практично не встановлено у д1ях бичкгв вгроггдних ргзниць при гх утриманш у ргзних за поголгв'ям групових клтках. ВирШення проблеми поведтки надремонтного молодняку великоiрогатог худоби за ргзних умов утримання та кглькостг скотомгсць у групових клтках. Дослгдження дгй поведгнки в умовах ргзних за потужнгстю тдприемств гз виробництва молока закгнченого виробничого циклу (32, 64, 200, 400 кор1в) пгдтверджують доцгльнгсть пошуку оптимальног кглькостг поголгв'я бичкгв у груповгй клгтцг.
Ключов'1 слова: поведгнка, надремонтний молодняк, етолог1я, азбука дгй, комфортний рух, груповг клтки.
* Науковий кеpiвник: д.с.-г.н., професор Польовий Л.В. в Чубко Ю. В., 2015
436
