CC BY
11
С. И. Красиков, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой химии и фармацевтической химии, ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия», Минздрав РФ
Н. В. Шарапова, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и фармацевтической химии, ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия», Минздрав РФ
Л. А. Чеснокова, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и фармацевтической химии, ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия», Минздрав РФ
Е. Н. Лебедева, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии,
ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия», Минздрав РФ e-mail: lebedeva.e.n@mail.ru
ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕТОКСИЧЕСКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ НА РАЗВИТИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА У ЖИВОТНЫХ
Изучали влияние малых концентраций металлов переменной валентности на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов в эксперименте. Было показано, что хроническое поступление в организм экспериментальных животных металлов переменной валентности в концентрациях, не превышающих предельно допустимые, приводит к повышению интенсивности процессов перекисного окисления липидов, с одной стороны, и снижению активности антиоксидантных ферментов - супероксиддисмутазы и каталазы, с другой.
Ключевые слова: металлы переменной валентности, малые концентрации, перекисное окисление липидов, антиоксидантные ферменты, оксидативный стресс, крысы.
С ростом урбанизации общества происходит увеличение воздействия антропогенной нагрузки на среду обитания. Окружающая среда представляет собой совокупность физических, химических и биологических факторов, среди которых в последнее время все больше внимания уделяется влиянию химических факторов на организм человека [1, 7]. Особую группу среди химических загрязнителей окружающей среды занимают металлы переменной валентности (МПВ) — 3d-элементы [2, 3, 4].
Попадая в организм, МПВ могут, с одной стороны, кумулироваться в органах и тканях, с другой стороны, в качестве выраженных прооксидантов МПВ могут приводить к активации свободнорадикальных процессов с одновременным уменьшением мощности антиоксидантных ферментов, что ведет к развитию «окислительного стресса» [5]. Учитывая высокую способность МПВ накапливаться в биологических объектах, можно предположить, что, находясь в среде обитания в концентрациях, не превышающих предельно-
допустимые, d-металлы не теряют способности запускать механизмы, активирующие свободнорадикальные реакции, итогом которых выступает состояние окислительного стресса.
Проведенные ранее экспериментальные исследования in vivo позволили установить, что Cr, Mn, Fe, Cu, Co оказывали выраженное влияние на процессы СРО при внесении их в модельную систему (стандартная сыворотка) в концентрациях, равных и превышающих 1ПДК [3]. В то же время вопрос о том, существует ли зависимость между содержанием описанных поллютантов в среде обитания в дозах, не превышающих предельно допустимые концентрации, и их прооксидантной активностью в живом организме остается открытым.
В связи с вышесказанным, цель настоящей работы заключалась в исследовании выраженности окислительного стресса при потреблении экспериментальными животными с питьевой водой низких (не превышающих 1 ПДК) доз МПВ.
Материалы и методы. Экспериментальная часть выполнена на 105 крысах-самках линии
Wistar массой 250-300 г. Перед началом эксперимента животные содержались в карантине (1 месяц) с обязательным клиническим обследованием и выбраковкой подозрительных на заболевания особей [6]. Животные были разделены на 2 группы. Животные первой группы на протяжении 1,5 месяцев потребляли «водопроводную» воду, сходную по составу с водой экологически неблагоприятных районов города Оренбурга, животные второй группы потребляли чистую бутилированную воду.
«Водопроводная вода» готовилась на чистой бутилированной воде, в которую вносили растворимые соли металлов переменной валентности в концентрациях, соответствующих содержанию этих металлов в водопроводной воде г. Оренбурга (таблица 1). Соли металлов были подобраны таким образом, чтобы исключить влияние анионов на исследуемые процессы.
Для проведения биохимических исследований животных под легким наркозом декапитиро-вали. Для оценки выраженности окислительного стресса проводили определение активности ан-тиоксидантных ферментов - супероксиддисмута-зы [8] и каталазы [10], для оценки интенсивности перекисного окисления липидов регистрировали спонтанную и железоиндуцированную хемилю-минесценцию сыворотки крови крыс [9].
Результаты и обсуждение. Данные, представленные в таблице 2, отражают интенсивность спонтанной и железоиндуцированной хемилюми-несценции в сыворотке крови крыс.
Как видно, интенсивность хемилюминесцен-ции в сыворотке крыс, потреблявших «водопрово-
дную» воду, была достоверна выше, чем в группе животных, потреблявших бутилированную воду. Спонтанная светимость, характеризующая интенсивность процессов СРО в нативной, неиндуци-рованной железом (II) сыворотке, была в 1,85 раза выше (46%) в группе животных, потреблявших «водопроводную» воду. После введения инициатора величина и длительность быстрой вспышки в этой же группе крыс в 1,92 раза (52%) превышала величину быстрой вспышки в группе, потреблявшей бутилированную воду. В итоге, светосумма медленной вспышки, характеризующая интенсивность индуцированных процессов свободнорадикального окисления в сыворотке крови крыс, получавших «водопроводную» воду, была в 2 раза (50%) выше, чем светосумма медленной вспышки в сыворотке крыс, получавших бутилированную воду.
Для животных, получавших в эксперименте «водопроводную» воду, было характерно достоверное снижение активности ферментов: снижение активности супероксиддисмутазы составляло 71%, каталазы - 83%, в сравнении с животными, получавшими в качестве питьевой бутилированную воду (рис. 1,2).
Полученные результаты показали, что потребление животными воды, содержащей растворимые соли металлов переменной валентности в концентрациях, соответствующих содержанию этих металлов в водопроводной воде г. Оренбурга, приводило к увеличению интенсивности процессов свободнорадикального окисления в сыворотке крови крыс, на фоне достоверного снижения активности антиоксидантных ферментов эритроцитов: СОД и каталазы.
Таблица 1
Состав «водопроводной» воды Уральского открытого водозабора
гї^лементьі ПДК поллютантов в питьевой воде Содержание поллютантов в питьевой воде уральского открытого водозабора мкмоль/л
ПДК мг/л ПДК ммоль/л ПДК мкмоль/л доли ПДК
Железо 0,3 0,00536 5,36 0,04 0,26
Медь 1 0,01574 15,74 0,002 0,036
Марганец 0,05 0,0091 9,1 0,07 0,65
Никель 0,02 0,00034 0,34 0,33 0,114
Цинк 5 0,07645 76,45 0,00017 0,013
*Примечание: в таблице приведены средние значения по открытому уральскому водозабору за период 2008,2009 и 2010 года
Таблица 2
Интенсивность спонтанной и железоиндуцированной хемилюминесценции в сыворотке крови крыс, потреблявших чистую бутилированную и «водопроводную» воду (М ± т)
Бутилированная вода Водопроводная вода
Спонтанная светимость, у.е. 0,27±0,02 0,5±0,04
Быстрая вспышка, у.е. 0,37±0,03 0,71±0,05
Светосумма медленной вспышки, у.е. 1,9±0,13 3,8±0,27
СОД.
Усл.ед./гНЬ
1400
1200 1000 800 600 400 200 0
Бутнлпрованнаявода Водопроводнаявода ■ СОД, Усл.ед./гНЬ
Рис. 1. Активность супероксиддисмутазы у животных, потреблявших чистую бутилированную и
«водопроводную» воду
Каталаза,
Усл.ед./гНЬ
3600 3400 3200 3000 2800 2600
Бутнлпрованнаявода Водопроводнаявода
■ Катала за. Уел. ед. ,'гНЬ
Рис. 2. Активность каталазы у животных, потреблявших чистую бутилированную и
«водопроводную» воду
Таким образом, полученные результаты сви- допустимые, приводит к развитию в организме
детельствуют о том, что потребление МПВ в экспериментальных животных окислительного
концентрациях, не превышающих предельно стресса.
Литература
1. Авцын, А. П. Микроэлементозы человека (этиология, классификация, органопатология) / А. П. Авцын, А. А.Жаворонков, М. А. Риш, Л. С. Строчкова. - М. : Медицина, 1991. - 496 с.
2. Боев, В. М. Среда обитания и экологически обусловленный дисбаланс микроэлементов у населения урбанизированных и сельских территорий / В. М. Боев // Гигиена и санитария. - 2002.
- № 5. - С. 5-7.
3. Боев, В. М. Суммарная «окислительная нагрузка металлов переменной валентности», как способ выражения их прооксидантного действия : материалы пленума научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава и соцразвития РФ / под ред. Ю. А. Рахманина; В. М. Боев, С. И. Красиков. - М., 2005. - С. 324-325.
4. Быстрых, В. В. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения / В. В. Быстрых // Гигиена и санитария. - 1998. - № 6. - С. 20-22.
5. Дремина, Е. С. Влияние катионов металлов на процесс медьиндуцированного перекисного окисления липопротеинов низкой плотности / Е. С. Дремина, И. И. Власова, Т. В. Вахрушева и др. // Биофизика. - 1996. - Т. 42. - Вып. 5. - С. 1079-1087.
6. Лоскутова, З. Ф. Виварий / З. Ф. Лоскутова. - М. : Медицина, 1980. - 93 с.
7. Рахманин, Ю. А. Химические и физические факторы урбанизированной среды обитания / Ю. А. Рахманин, В. М. Боев, В. Н. Аверьянов, В. Н. Дунаев. - Оренбург : ФГУП «ИПК «Южный Урал»», 2004. - 432 с.
8. Сирота, Т. В. Новый подход к исследованию аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы / Т. В. Сирота // Вопросы медицинской химии. - 1999.
- № 3. - С. 263-272.
9. Фахрутдинов, Р Р Свободнорадикальное окисление в биологическом материале и хемилюми-несцентные методы исследования в экспериментальной и клинической медицине / Р. Р. Фахрутдинов.
- Уфа, 2002. - С. 102-104.
10. Zuck, H. In Methods of enzymatic analysis / H. Zuck // Ed by Bergmeger H. Pergamon Press. - 1963.
- P. 885-894.
