CC BY
29
УДК: 574.2:613.632:615.272:616.4-092.4
ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ ПЕСТИЦИДОВ НА ФОНЕ ДЕФИЦИТА ЙОДА И МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В РАЦИОНЕ НА АНТИОКСИДАНТНУЮ СПОСОБНОСТЬ ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ОРГАНОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
М.Г. МАГОМЕДОВ, М.К. ГАЗИМАГОМЕДОВА*
В эксперименте по концентрации малонового диальдегида в печени, селезенке, лимфоузлах и в кишечнике белых лабораторных крыс оценивают влияние изолированного и сочетанного воздействия пестицидов, дефицита йода и минеральных веществ в рационе на антиоксидантную активность. Предлагается использование показателей перекисного окисления липидов (ПОЛ) в качестве маркеров повреждающих эффектов при действии неблагоприятных факторов окружающей среды.
Процесс липопероксидации, вызванный эндогенными и экзогенными причинами, является универсальным неспецифическим патогенетическим звеном в развитии многих экологически обусловленных заболеваний матери и плода [1, 8, 9, 15]. Цепной характер свободно-радикальных процессов и чрезвычайная токсичность образующихся при этом продуктов (гидроперекиси, свободные радикалы и др.) играют существенную роль в патогенезе ряда нозологических форм [4-5, 15]. Концентрация продуктов ПОЛ в жизненно важных органах, занимающих ключевые позиции в гемопоэтической и иммунокомпетентной системах организма - селезенке, печени, лимфоузлах и кишечнике - могут нести в себе информацию о глубине, степени поражения клеточных структур и выраженности патологического процесса, в связи с чем функциональное состояние этих органов можно рассматривать в качестве маркеров многих патологических состояний.
От нормальной работоспособности указанных органов матери во многом зависит возможность бесперебойного обеспечения плода необходимыми питательными веществами и антителами, своевременная элиминация продуктов распада и переокисление, а также биохимический состав околоплодных вод. Эти факторы, по утверждению ряда авторов [1, 3-6], занимают значительное место в формировании врожденной гипотрофии. Это обусловлено снижением антиоксидантной активности белков острой фазы, в частности угнетением активности системы церулоплазмин - трансферин, которые в норме обезвреживают токсичные продукты метаболизма, образующиеся при пероксидации липидов. Последняя на фоне снижения антиоксидантной активности может быть ведущей причиной повреждения клеточных мембран плаценты. Уровень йода достоверно положительно связан с уровнем сывороточной концентрации диеновых и кетоновых конъюгатов и отрицательно - с содержанием оснований Шиффа [7].
При дефиците йода в организме происходит изменения активности внеклеточной антиоксидантной системы и интенсификация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), о чем свидетельствует увеличение конечных продуктов ПОЛ. Свободно-радикальные процессы играют важную роль при органифика-ции йода, в свою очередь гормоны щитовидной железы способны влиять на интенсивность ПОЛ, причем, по данным литературы, их относят, как к про-, так и к антиоксидантам [1, 7]. Накопление токсичных продуктов ПОЛ в клетках приводит к изменению структурно-функциональных свойств мембран вплоть до деградации их структур и как следствие этого - к резкому нарушению проницаемости мембран [10]. Лавинообразное накопление токсичных радикалов в процессе ПОЛ оказывают повреждающее действие не только на липиды, но и на белки клеточных мембран, способствуя тем самым развитию различных отклонений МАК. Среди экзогенных причин усиления процессов ПОЛ в литературе значительное место отводится действию химических веществ и их сочетаний на фоне йоддефицитных состояний [1, 10]. Известно также, что стационарное течение ПОЛ при нормальном метаболизме поддерживается тканевыми (эндогенными) антиоксидантами, ингибирующими радикальные процессы [2, 3, 4, 15]. Кроме того, изучение интенсивности процессов ПОЛ позволит своевременно прогнозировать возможный риск при воздействии неблагоприятных факторов различной природы и разработать целена-
ГОУ ВПО «Дагестанская государственная медицинская академия» ФАЗ и СР РФ, г. Махачкала, пл. Ленина 1; Министерство здравоохранения Республики Дагестан, г. Махачкала, ул. С-М.Х. Абубакарова, 12
правленные мероприятия по их профилактике [2, 3, 6, 10]. В этой связи оценка состояния биохимических процессов по концентрации МДА (конечного продукта ПОЛ) в опытных и контрольных сериях экспериментальных особей в печени, лимфоузлах, селезенке и кишечнике представляла научно-практический интерес.
Материал и методы исследования. Сочетанное воздействие малых доз пестицидов на фоне дефицита йода и минеральных веществ в рационе исследовали на 90 (30 самцов и 60 самок) половозрелых беспородных белых крысах, разделенных на 6 серий (по 15 крыс в каждой): 1 серия - контрольная с добавлением йодомарина в рацион; 2 - рацион с дефицитом йода в течение 45 дней; 3 - затравка хлорофосом в дозе 1/50 ЛД50 в течение 105 дней (суммарная доза 2,1 ЛД50) + рацион с дефицитом йода; 4 -затравка хлорокисью меди в течение 105 дней в дозе 1/50 ЛД50 (суммарная доза 2,1 ЛД50) + рацион с дефицитом йода; 5 - затравка у-изомером ГХЦГ в течение 105 дней, с суточной дозой 1/50 ЛД50 (суммарная доза - 2,1 ЛД50) + рацион с дефицитом йода, Животные 6 серии 105 дней получали корм с дефицитом йода и низким содержанием микроэлементов в единице объема и массы рациона. Условия содержания животных всех серий идентичны.
Определение перекисного окисления липидов (ПОЛ) производилось по концентрации малонового диальдегида (МДА), накапливающегося при переокислении полиненасыщенных жирных кислот и, вступая в реакцию с тиобарбитуровой кислотой (ТБК), образующего окрашенный продукт и обладающего поглощением в видимой части спектра (при 535 нм). В наших опытах определение МДА производилось по реакции с ТБК по методу Вильбурна Е. и соавт. (1986). К 1,5 мл пробы добавляли равное количество 10% трехуксусной кислоты, белок осаждали центрифугированием в течение 10 мин. при 9000 об/мин. К 2 мл супернананта добавляли 4 мл 0,5% ТБК и смесь нагревали на кипящей водяной бане в течение 10 минут. Остывшие пробы доводили до 6 мл бидистиллированной водой и измеряли оптическую плотность растворов при 535 ммк, в контроле вместо пробы добавлена бидистиллированная вода. При пересчете оптической плотности (535 Д) на количество МДА принимали коэффициент экстинкции окрашенного продукта равным 156 см-1 мМ-1 .
Результаты исследования. По концентрации МДА интенсивность процессов ПОЛ печени в контрольной серии лабораторных животных, как и ожидалось, ниже, чем во всех сериях опытов от 1,3 до 3 раз, что совпадает с результатами исследований других авторов [11, 12]. Серии животных по нарастающим показателям МДА печени ранжируются следующим образом: контрольная серия (№ 1), серия,
получавшая в течение всего эксперимента рацион с дефицитом йода в рационе (№ 5) на 2 месте, серия, получавшая в течение всего эксперимента рацион с дефицитом минеральных веществ и йода в рационе (№ 6) на 3 месте, на 4 месте - серия, затравленная у-изомером ГХЦГ на фоне дефицита йода в рационе (№ 4), на 5 месте, серия, получавшая рацион с дефицитом йода в рационе (5 серия) и на 6 месте животные, затравленные хлорокисью меди на фоне дефицита йода в рационе (3 серия).
В селезенке лабораторных животных контрольной серии, как и в печени, концентрация МДА ниже, чем во всех сериях опытов в 2-3,2 раза и колеблется от 27,0 нмоль/г (серия № 5) до 67,0 нмоль/г (серия № 3). При ранжировании серий животных в убывающей последовательности первые 3 места занимают 3, 2 и 4 серии животных с концентрацией МДА от 67,0 до 48,9 нмоль/г. На 4-м месте - серия № 6 - 34,6 нмоль/г, 5 серия занимает 5-е место, 6 место занимает 1 серия животных с показателем МДА 21,0±0,9 нмоль/г. Концентрация МДА в лимфоузлах подопытных животных во всех сериях опытов, выше, чем в контрольной серии животных в 2-2,7 раза. В опытных сериях концентрация МДА колебалась от 27,4 нмоль/г в серии № 6 до 46,0±1,8 нмоль/г в серии №2, при 18,0±0,7 нмоль/г в серии № 1 (контрольная). Уровень интенсивности процессов ПОЛ, свойственный органам и тканям контрольной серии животных, нарушается при воздействии пестицидов и минеральных веществ в рационе. Степень проявления этих нарушений, как показывают результаты опыта, зависело от тропности затравок к тому или иному органу и ткани.
Необходимо учесть пусковой механизм цепной реакции ПОЛ [12, 15] в результате токсического влияния продуктов переокисления [13, 15] на морфо-функциональные состояния органов. Обоснованность такого вывода обусловлена также результатами работ ряда авторов, установивших высокую токсичность
продуктов ПОЛ на ткани органов, в том числе, и радиомиметиче-ское действие их на генетический аппарат клетки [8, 15].
Рис. 1. Концентрация МДА в печени экспериментальных животных до и в различные сроки после введения ЭБ
Контр сер №1 Хлорофос+ИД Хл-окись Си+ИД Т -изомер ГХЦГ ИД №5 ЙИ+ДМВ
№2 №3
■ До введ ЭБ 13-4 день □ 7-8 день
Рис. 2. Концентрация МДА в селезенке экспериментальных животных до и в различные сроки после введения ЭБ
Рост концентрации МДА в печени и селезенке по сравнению с лимфоузлами объясняется степенью вовлечения этих органов в процессы детоксикации и тропностью к ним затравок.
Изучение степени реагирования интенсивности биохимических процессов и функционального состояния антиоксидантной и иммунной систем в норме и в условиях затравки пестицидами на фоне дефицита йода и минеральных веществ в рационе после иммунизации эритроцитами барана (ЭБ) представляло существенный интерес. Это помогло бы разработке необходимых мероприятий по коррекции антиоксидантной и иммунной систем в условиях воздействия экофакторов различной природы. В связи с изложенным, было проведено исследование концентрации конечного продукта ПОЛ - МДА опытных и контрольных серий лабораторных животных в индуктивную (3-4 день) и в продуктивную (7-8 день) фазы после введения ЭБ.
Уровень концентрации МДА в селезенке на 3-4 день после введения ЭБ колебался от минимального 20,0±0,61 нмоль/г в серии № 1 (контрольная) до 31,6±1,3 нмоль/г в серии № 6 (животные с дефицитом йода и минеральных веществ в рационе. В сериях № 3 (хлороокись+ЙДС) и № 4 (хлорофос+ЙДС) были одинаковые показатели МДА 25,3 нмоль/г, отличающиеся только показателями средней ошибки. В экспериментальных сериях колебания уровня концентрации МДА в печени по минимальным показателям также совпадали с показателями МДА селезенки, (серия № 1). Максимальное содержание ПОЛ наблюдалось в серии № 4 (хлорокись меди + ЙДС) 3,7,5±1,34 нмоль/г. В сериях опытов наименьшее значение отмечено у животных, получавших рацион с дефицитом йода - 26,1±2,8 нмоль/г. Наименьшие концентрации МДА лимфоузлов на 3-4 день введения ЭБ отмечены в 1 серии лабораторных животных, -16,5±0,36 нмоль/г, а наибольшее - в 3 серии животных, затравленные хлорокисью меди на фоне дефицита йода в рационе - 36,3± 1,47 нмоль/г.
Показатели ПОЛ кишечника на 3-4 день после иммунизации ЭБ колебались от 17,8±0,57 в серии № 1 (контрольная) до 32,3±2,19 нмоль/г в серии №3 (хлорокись меди + ЙДС). Наименьшее значение ПОЛ в сериях опытов наблюдалось в 5 серии животных, получавших рацион с дефицитом йода,- 22,2±1,6 нмоль/г.
Контр сер Хлорофос+ИД Хл-окись Си+ИД Т -изомер ЙД ИИ+ДМВ
ГХЦГ+ЙД
■До введ ЭБ |3-4 день и7-8 день
Рис. 3. Концентрация МДА в лимфоузлах экспериментальных особей до и в различные сроки после введения ЭБ
Наибольшие отклонения в уровнях проявления реакции в индуктивную фазу после введения ЭБ отмечаются во 2, 3 и 4 сериях опытов. Наименьшие сдвиги - в 5 и в 6 сериях. Интенсивность ПОЛ селезенки у подопытных особей через 7-8 дней после введения ЭБ колебалась от минимального 25,2±2,4 нмоль/г в серии № 5 (получавших рацион с дефицитом йода) до максимального 31,3±2,3 нмоль/г в 1-й серии (контроль). Наибольшие показатели ПОЛ отмечены у животных, получавшие рацион с дефицитом йода и минеральных веществ 29,3±1,9 нмоль/г.
Показатели ПОЛ печени на 7-8 день после введения ЭБ колебались от минимального 16,1 ±2,5 нмоль/г в серии № 5, до 32,4±0,17 нмоль/г в серии № 2, а в сериях опытов наименьшая концентрация МДА отмечена в 5 серии - 16,1±2,5 нмоль/г. Ранжирование серий в те же сроки введения ЭБ по нарастающим показателям ПОЛ печени отличается от подобной схемы расположения их по содержанию МДА в селезенке. Это свидетельствует о разных уровнях участия этих органов не только в биохимических процессах организма, но и в проявлении реакции на воздействие сочетанных факторов малой интенсивности, отражение их на функциональном состоянии названных органов.
Контр сер Хлорофос+ИД Хл-окись Си+ИД Т-изомер ЙД ИИ+ДМВ
ГХЦГ+ЙД
■ До введ ЭБ ■ 3-4 день □ 7-8 день
Рис. 4. Концентрация МДА в кишечнике экспериментальных животных до и после введения ЭБ
Интенсивность ПОЛ лимфоузлов по концентрации МДА колеблется от 22,4+2,3 нмоль/г в серии № 6 (питание с пониженным содержанием в кормах йода и минеральных веществ) до 67,7±0,82 нмоль/г (№2). Сохранение реактогенности кишечника на введение ЭБ и глубину поражения ее защитных и ферментативных свойств на воздействие экофакторов оценивали по степени нарастания в кишечнике концентрации МДА в продуктивную
фазу после иммунизации лабораторных крыс ЭБ и колебалось от минимального 20,2±0,7 нмоль/г (в серии № 5) до 44,3±0,73 нмоль/г (в серии № 3). Во всех сериях лабораторных опытов выявлена в той или иной степени ослабленная антиоксидантная активность в печени, селезенке, лимфоузлах и в кишечнике.
Выводы. Изолированное и сочетанное воздействие пестицидов на фоне дефицита йода и минеральных веществ в рационе снижает антиоксидантную активность жизненно-важных органов, ответственных за иммунокомпетентную и гемопоэтическую функции. Степень выраженности активизации процессов ПОЛ зависит от вида сочетаний и тропности использованных затравок к тем или иным органам и их функциональной активности в биохимических процессах организма. Уровень содержания продуктов липопероксидации в жизненно важных органах можно рассматривать в качестве маркера повреждающих эффектов при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды.
Литература
1. Банков а В., Банков М. // Конф. биохимиков респ. Средней Азии и Казахстана, 1991: Тез. докл.- Ташкент, 1991.- С. 273.
2. Бобырев В.Н. Биохимическая фармакодинамика и молекулярные механизмы действия антиоксидантов как средств профилактики и лечения свободно-радикальной патологии: Автореф. дис... д-ра мед. наук.- М., 1990.- 36с.
3. Владимиров Ю.А. // Всесоюз. Биохим. съезд: Тез. симпоз. докл.- М; Наука, 1985.- С. 300.
4. ЖуравлевА.И. Биоантиокислители.- М., 1975.- С. 15-29.
5. Кольтовер В.К. // Успехи совр, биоли.- 1983.- Т. 96, № 1(4).- С. 85- 100.
6. Кущ И.Б. //Вопр. охраны матер-ва.- 1985.- №7.- С.9-12.
7. Ляликов С. и др. // Цитокины и воспаление.- 2004.- Т. 3, № 4.- С. 36-41.
8. Магомедов М.Г. Роль экологических факторов в патологии матери и плода.- Махачкала, 2001.
9. Мищенко Т.М. и др. / В кн. Гигиенические вопросы производства цветных металлов в Казахстане.- Алма-Ата, 1987.-С. 178-181.
10. Талакин Ю.Н. и др. // Гигиена и санитария.-1981.-№12.- C. 58-61.
11. Akerboom Т. et al. // Bull. Eur. Physiopathol. Res.- 1981.-Vol. 17, Suppl.- P. 221-227.
12. Bryant R.W. et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun.-1983.- Vol. 117, № 1.- P. 183-189.
13. Janero D.R., Burgardt B. // Lipids.- 1989.- Vol. 23, № 5.-P. 452-458.
14. Zakowski J.J., Tappet A.L. // Biochim. Biophys. Acta.-1978.- Vol. 526, № 1.- P. 65-76.
15. Wayner D.D.M. et al. // Biochim. Biophys. Acta.- 1987.-Vol.924, №3.- P.408-419.
INFLUENCE OF SMALL DOSES OF PESTICIDES IODINE DEFICIENCY AND MINERAL SUBSTANCES IN NUTRITION ON ANTIOXIDANT ACTIVITY OF LIVING ORGANS IN EXPERIMENT
M.G. MAGOMEDOV, M.K. GAZIMAGOMEDOVA Summary
The influence of isolated and combined effect of pesticides, iodine deficiency and mineral substances in nutrition on antioxidant activity was estimated on the experiment by concentration of malondialdehyde in liver, spleen, lymph nodes and in intestine of white laboratory rats. The different level of reduction antioxidant activity of the investigated organs is noticed depending on the kind and combinations of the used poisonings, their tropism to those or other organs, and also from functional activity these organs in biochemical processes. The use of parameters of lipid peroxidation as the markers of damaging effects at the influence of the harmful environment factors is offered.
Key words: lipid peroxidation (LP), iodine deficiency
УДК 612.411:616-089.843.001.6
ВЛИЯНИЕ АУТОТРАНСПЛАНТАЦИИ ТКАНИ СЕЛЕЗЕНКИ НА ГОМЕОСТАЗ ЭРИТРОНА У СПЛЕНЭКТОМИРОВАННЫХ КРЫС
С.Д. ЛЕОНОВ, Г.Н. ФЕДОРОВ*
Изучены нарушения периферического звена в системе эритрона после спленэктомии, которые проявляются анемией, увеличением среднего диаметра эритроцитов и повреждением их мембран. Эти изменения могут привести к нарушению микроциркуляции, иммунной и транспортной функции эритроцитов.
Процессы образования и разрушения эритроцитов в организме находятся в состоянии равновесия, обеспечивающегося комплексом сложных физиологических механизмов, регулирующих, как образование, так и разрушение форменных элементов крови, и их распределение в сосудистом русле. В нормальных условиях селезенка, наряду с печенью и костным мозгом, осуществляет физиологическое протекание данных процессов, что является неотъемлемой частью эритропоэза [2, 4]. Усиление регенерации крови на определённом этапе сопровождается повышением эритродиереза, что рассматривается как одно из проявлений резистентности организма со стороны системы эритро-поэза. При кровопотерях более 20% ОЦК, спленэктомии (СЭ) и других стрессовых ситуациях происходит резкое усиление процесса разрушения эритроцитов [1]. Образующиеся продукты распада частично идут на образование новых эритроцитов и одновременно действуют как стимуляторы эритропоэза [3].
Цель исследования - изучение роли селезенки в регуляции гомеостаза эритрона периферической крови, а также влияние аутотрансплантации ткани селезенки (АТТС) на эти процессы.
Материалы и методы. Опыты выполняли на 85 крысах линии Wistar обоего пола, массой 160-180 г. Под эфирным рауш-наркозом через верхнесрединную лапаротомию удаляли селезёнку (группа со СЭ), помещали ее на влажную салфетку, из центральной части органа иссекали два фрагмента толщиной 1 мм по площади равные поперечнику органа, помещали в карман, сформированный из дупликатуры нижней левой части большого сальника, который фиксировали отдельными кетгутовыми швами (группа с АТТС). Послеоперационную рану ушивали послойно, наглухо. Кровопотерю (КП), равную потере массы эритроцитов у крыс со СЭ, моделировали кровопусканием из бедренной артерии. Под эфирным наркозом делали разрез в левой паховой области, выделяли бедренную артерию, рассекали на лигатурах, и отсасывали кровь стерильным шприцем в объёме 1-1,5 см3, в зависимости от массы тела животного. Затем лигатуры затягивали, послеоперационную рану ушивали послойно. Забой животных осуществляли под рауш-наркозом путем декапитации на 3, 7,
14, 30, 90 сутки после СЭ, АТТС или кровопускания. Кровь для исследования забирали в две пробирки: типа «Эппендорф» с гепарином из хвостовой вены и центрифужную - из сосудов шеи после декапитации. Проводили общий анализ крови с определением количества лейкоцитов, эритроцитов, ретикулоцитов, лейкоцитарной формулы, уровня гемоглобина и СОЭ. Определяли средний диаметр эритроцитов на гелиево-неоновом лазере типа ЛГ-75, с длиной волны 632,8 нм. Расчет среднего диаметра эритроцитов вели с учетом дифракционной картины по методике Государственного мединститута им. Пирогова (1983 г.) на базе кафедры биомедфизики. Осмотическую резистентность эритроцитов (ОРЭ) исследовали по Линбеку и Рибьеру.
Математическая обработка результатов велась методами вариационной статистики и корреляционного анализа на РС при помощи прикладной программы Statistica у.6.0.
Результаты. У интактных животных средний диаметр эритроцитов составлял 6,62±0,18 мкм. Уже через сутки от начала экспериментов (рис. 1) значения среднего диаметра эритроцитов начинали снижаться у крыс с АТТС до 5,76±0,3 мкм, у крыс со СЭ до 6,28±0,6 мкм и с КП до 6,14±0,09 мкм по сравнению с контролем (р<0,01). У животных с АТТС имел место микросфе-роцитоз, который был более выражен, чем при КП (р<0,01). На 3е сутки этот показатель не отличался от нормы во всех группах.
* Смоленская государственная медицинская академия, г. Смоленск
