ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ МЕМБРАННЫХ И ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР В ТКАНЯХ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

тне эмбрионов, а обработка его газообразным хлором усиливает эти эффекты.

3. Продукты хлорирования м-изомера в отличие от других изучаемых веществ дают цитогене-тический эффект.

4. Изомерия вещества, т. е. относительное положение функциональных групп ОН и ЫН2 в бензольном кольце, — важный фактор, оказывающий влияние на токсичность, способность к отдаленным эффектам и биологическую активность продуктов трансформации.

Литература. Дыбан А. П.. Баранов В. С. Акимова И. М. -г- Арх. анат. 1970, № 10, с. 89—99.

Захаров И. А. — В кн.: Мутагенез и репарацня М„ 1973, с. 139.

Dawson А. В. — Stain. Tcchnol., 1926, v. 1, p. 123. Ford E. H., Woollam D. H. — Exp. Cell Res., 1963, v. 32, p. 320-326.

Поступила 09.02.83

Summary. Delayed effects produced by aromatic amines — aminophenols and products of their water transformation, were studied. Chlorination products (gaseous chlorine) of aminophenols were found to produce gonadotoxic, em-bryotoxic (teratogenic) and mutagenic effects. Isomerism of the substance, that is a relative position of the OH and^t NH2 functional groups in the benzene ring, is an important factor affecting the substance, its toxicity, and the ability to produce delayed effects, as well as biological activity of transformation products.

УДК 6М.7|/.73-07:612.015.2/.3.014.46

И. Н. Литвинов, В. К. Кухта, Т. И. Дадыко, И. И. Шкребнева

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ МЕМБРАННЫХ И ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР В ТКАНЯХ

НИИ общей и коммунальной гнгиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва; Минский

медицинский институт

В последние годы накапливается все больше данных о том, что реализация различных видов биоэффектов при действии на организм экспериментальных животных химических веществ на уровнях, сопоставимых с реальными условиями окружающей человека среды, связана с изменением функционального состояния клеток органов-мишеней и внутриклеточных структур (Г. И.Сидоренко и Р. В. Меркурьева; Р. В. Меркурьева и соавт.). Цель настоящей работы — дальнейшее накопление информации в этом направлении путем изучения влияния распространенных н обладающих широким спектром биоэффектов химических факторов среды (ннтрозодиметиламина — НДМА, нитрата свинца, бихромата калия) на некоторые показатели функционального состояния на относительно ранних этапах воздействия мембранных и внутриклеточных структур различных тканей и органов: Na+, К+-АТФаза, гликопротеи-ды, кислая фосфатаза, катепсин D.

Опыты проведены на 250 крысах-самцах массой 200—220 г. Животные постоянно получали с питьевой водой НДМА в дозах 1,10 и 100 мг/л, что соответствовало 0,05, 0,5 и 5 мг/кг в течение 6 мес. Исследования проведены на 2, 7, 14, 21, 30-е сутки, 2, 5 и 6 мес. Кроме того, группе животных вводили НДМА зондом в дозе 30 мг/кг внут-рнжелудочно. Биохимические показатели определяли через 24, 48 и 72 ч. Раствор ацетата евннца животные получали с питьевой водой в дозах 0,0015, 0,005 и 0,05 мг/кг, раствор бихромата калия— 0,005, 0,05 и 0,5 мг/кг в пересчете на ион металла. Исследования проводили на 2, 7 и 21-е сутки затравки. Контролем служила ннтактная группа животных. В эритроцитах определяли

активность Na+, К+-АТФазы (КФ .3.6.1.3) (И. А. Якушева и Л. И. Орлова) и выражали в мнкромолях неорганического фосфора в 1 л эритроцитов за 1 ч инкубации. В плазме крови изучали содержание глнкопротендов и выражали в мнллимолях в 1 л (Winzler). Активность кислой фосфатазы (КФ.3.1.3.2) (А. А. Покровский) и ка-тепсиня D (К.Ф.3.4.23.5) (Ф. И. Комаров и соавт.) исследовали в плазме крови, а также в гомогена-"Ч1 тах печени и сердца (1 : 10), приготовленных на холоду в трис-сахарозном буфере (pH 7,4). Активность кислой фосфатазы выражали в микромолях в р-нитрофенола, а активность катепсина D — в нМ гемоглобина в 1 л плазмы в 1 с и на 1 г белка в 1 с в тканях. Полученные данные обработаны методом вариационной статистики.

При определении содержания гликопротеидов установлено, что НДМА в дозе 0,05 мг/кг вызывает уменьшение их уровня в плазме крови крыс только на 21-е сутки с 5,20rfc0,16 до 4,52± ±0,16 мМ/л (/5<0,001). Низкий уровень гликопротеидов от 3,88±0,11 до 3,79±0,14 мМ/л (/>< <0,001) сохраняется через 2 и 6 мес воздействия канцерогена. НДМА в дозе 0,5 мг/кг приводил к снижению количества гликопротеидов до 80 % (Я<0,001) уже на 14-е сутки. Затем содержание гликопротеидов постепенно уменьшалось и через 2 и 6 мес составило соответственно 73,8% (/>< <0,001) и 57,1% (Р<0,001). Доза 5 мг/кг^ НДМА также уменьшала содержание гликопро-^ теидов, но уже со 2-х суток до 5,08±0,33 мМ/л | (Р<0,001). Низкий уровень гликопротеидов выявлен через 2 мес, однако через 5 мес он увеличивался до 7,02±0,23 мМ/л (Я<0,01). При введении НДМА 30 мг/кг через 72 ч количество глнко-

протеидов снижалось до 80,5% (Р<0,01).

При поступлении хрома (0,005 мг/кг) и свинца (0,0015 мг/кг) уровень гликопротеидов в плазме крови не изменялся во все сроки исследования. При введении хрома в дозах 0,05 и 0,5 мг/кг содержание гликопротеидов увеличивалось на 21-е сутки соответственно на 122,5% (Р<0,01) и 131,5% (Р<0,001). Свинец в дозах 0,005 и 0,05 мг/кг увеличивал уровень гликопротеидов на ^21-е сутки соответственно на 117,7 % (Р<0,01) и т 124,2% (Р<0,001).

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о разнонаправленных изменениях содержания гликопротеидов в плазме крови крыс при действии НДМА, свинца и хрома. Хорошо прослеживается зависимость «концентрация — эффект», «время — эффект».

Под влиянием НДМА отмечено увеличение активности Na+, К+-АТФазы в эритроцитах. НДМА в дозе 0,5 мг/кг вызывал увеличение активности АТФазы на 14-е сутки до 153,7% (Р<0,001), а в дозе 5 мг/кг на 7-е сутки — до 131,4 % (Р< <0,001). Через 5 мес затравки НДМА в дозе 5 мг/кг и 6 мес в дозе 0,05 мг/кг активность фермента уменьшалась, а в дозе 0,5 мг/кг увеличивалась. Высокая активность Na+, К+-АТФазы выявлена при действии НДМА в дозе 30 мг/кг через 24, 48 и 72 ч. Хром в дозе 0,005 мг/кг не вызывал изменения активности Na+, К+-АТФазы во все сроки исследования. Введение хрома в концентрациях 0,05 и 0,5 мг/кг приводило к снижению активности Na+, К+-АТФазы на 2-е сутки соответственно до 73,7% (Р<0,01) и 78,1% (Р<0,01),на г 7-е сутки —до 83,1% (Р<0,01) и 70,6% (Р< <0,001), на 21-е сутки —до 66,3 % (Р<0,001) и 53,7 % (Р<0,001). Свинец в дозе 0,0015 мг/кг не оказывал влияния на активность Na+, К+-АТФа-зы эритроцитов. Поступление свинца в дозах 0,005 и 0,05 мг/кг вызывало угнетение активности фермента на 2-е сутки — до 83,5% (Р<0,01) и 69,2% (Р<0,001), на 7-е сутки —до 72,1 % (Р<0,001) и 75,0% (Р<0,001), а на 21-е сутки — до 69,2 % (Р<0,001) и 60,4% (Р<0,001).

Приведенные данные указывают на выраженное изменение активности Na+, К+-АТФазы эритроцитов, которое зависит от фактора воздействия и его дозы.

При сравнительном изучении действия различных концентраций НДМА на активность лизосо-мальных гидролаз (кислая фосфатаза, катепенн D) установлено, что НДМА в дозе 0,05 мг/кг увеличивает активность кислой фосфатазы в плазме крови до 111,5% (Р<0,001), в ткани печени до 119,3% (Р<0,001) на 21-е сутки. Активность я фермента в ткани сердца возрастала на 14-е cvt-кидо 128,5% (Р<0,001) и до 134,6% (Р<0,001) на 21-е сутки. В то же время увеличение свобод-' ной активности катепсина D в тканях печени и сердца при действии НДМА в дозе 0,05 мг/кг выявлено только через 6 мес — в печени до 188,8% (Р<0,001) и в сердце до 136,9% (Р<0,001).

При этом общая активность катепсина D в печени увеличивалась до 112,6% (Р<0,001), а в сердце уменьшалась до 90,47 % (Р<0,001).

НДМА в дозе 0,5 мг/кг приводил к повышению активности кислой фосфатазы в плазме крови и в тканях крыс. В плазме крови тенденция к увеличению активности фермента проявлялась с 7-х суток поступления НДМА в организм животных. В дальнейшем активность кислой фосфатазы в плазме постепенно увеличивалась и на 30-е сутки достигала 134,4% (Р<0,001). В сердце активность фермента составила на 14-е сутки 114,8% (Р<0,001), на 21-е сутки — 121,8% (Р< <0,001), на 30-е сутки 127,4 % (Р<0,001). В печени активность кислой фосфатазы на 7-е сутки после начала введения НДМА уменьшалась до 73,7% (Р<0,001); затем отмечено постепенное увеличение активности фермента до 132,5% (Р<0,001) на 30-е сутки. Аналогичные изменения свободной активности катепсина D происходили в ткани печени. На 7-е сутки после начала введения НДМА активность катепсина D уменьшалась до 95,4% (Р<0,01), а затем увеличивалась и на 30-е сутки составляла 127,7 % (Р< <0,001), а через 6 мес—133,3% (Р<0,001). Увеличение общей активности катепсина D отмечено на 30-е сутки (105,7%; Р<0,05) и через 6 мес (120,0%; Р<0,001). В ткани сердца при неизмененной общей активности катепсина D свободная активность фермента уменьшалась на 7, 14, 21-е сутки и возрастала через 6 мес до 121,0% (Р<0,001).

Увеличение дозы канцерогена до 5 мг/кг приводит к статистически достоверному повышению активности кислой фосфатазы в плазме крови уже на 7-е сутки до 107,8% (Р<0,01), на 14-е сутки до 128,0% (Р<0,001), на 21-е сутки до 141,3% (Р<0,001). В печени на 7-е сутки отмечено снижение активности кислой фосфатазы до .92,8% (Р<0,001), а на 14-е сутки — увеличение активности до 118,2% (Р<0,001), на 21-е сутки—до 125,1% (Р<0,001). В сердце выявлена высокая активность кислой фосфатазы на 14, 21, 30-е сутки. Выявленная закономерность увеличения активности кислой фосфатазы сохраняется и через 2, 5, 6 мес в плазме крови и тканях крыс. Активность катепсииа D также изменялась при действии НДМА в концентрации 5 мг/кг. Свободная активность в печени увеличивалась с 21-х суток и оставалась высокой до 5 мес (Р<0,001). Общая активность уменьшалась с 7-х до 21-х суток (Р<0,001), а затем приближалась к уровню активности у контрольных животных. В ткани сердца через 5 мес свободная активность фермента снижалась до 80,4% (Р<0,001), а общая активность не изменялась.

Хром в дозе 0,005 мг/кг не вызывал изменения активности лизосомальных ферментов во все сроки исследования! При поступлении хрома в дозах 0,05 и 0,5 мг/кг в плазме крови активность катепсина D возрастала к 21-му дню затравки соответ-

ственно до 162,3% (Р<0,001) и 171,4% (Р< <0,001). Хром в концентрации 0,5 мг/кг вызывал повышение свободной активности катепсина D в сердце уже на 7-е сутки затравки до 136,1 % (Р<0,01). На 21-е сутки поступления хрома в дозах 0,05 и 0,5 мг/кг в сердце наблюдалось повышение свободной активности соответственно на 145,8% (Р<0,001) и 150,0% (Р<0,001). В печени свободная активность к 21-му дню повышалась соответственно на 123,6% (Р<0,001) и 134,4% (Р<0,001), общая —на 129,7% (Р< <0,001) и 114,0% (Р<0,001). Активность кислой фосфатазы к 21-му дню действия хрома в дозах 0,05 и 0,5 мг/кг существенно повышалась в плазме крови, сердце и печени.

Поступление свинца в дозе 0,0015 мг/кг не приводило к изменению активности катепсина D и кислой фосфатазы во все сроки исследования. Дозы 0,005 и 0,05 мг/кг вызывали увеличение свободной активности катепсина D на 21-е сутки в плазме крови на 122,5% (Р<0,01) и 121,1% (Р<0,001). В сердце свободная активность фермента повышалась на 131,5% (Р< 0,05) и 121,8% (Р<0,05), а в печени —на 114,6% (Р< <0,01) и 122,4% (Р<0,01). Общая активность фермента не изменялась. Активность кислой фосфатазы при введении свинца в дозах 0,005 и 0,5 мг/кг на 21-е сутки увеличивалась в плазме крови, сердце и печени.

Как следует из приведенных данных, постоянное поступление НДМА в концентрациях 0,05, 0,5 и 5 мг/кг приводит к увеличению свободной активности кислой фосфатазы в плазме крови, сердце и печени, хотя канцероген в дозах 0,5 и 5 мг/кг оказывал угнетающий эффект на активность фермента в ткани печени на 7-е сутки. В то же время поступление в организм животных НДМА в концентрации 0,05 мг/кг вызывало повышение активности кислой фосфатазы в плазме крови только на 21-е сутки, в концентрации 0,5 мг/кг — на 14-е сутки, в концентрации 5 мг/кг — на 7-е сутки. Для всех изученных концентраций НДМА высокая активность фермента в ткани печени выявлена на 21-е сутки. Аналогичные изменения обнаружены при изучении активности катепсина D в печени. В то же время в ткани сердца активность катепсина D изменяется неоднозначно. НДМА в дозах 0,05 и 0,5 мг/кг через 6 мес вызывает увеличение активности катепсина D, а в дозе 5 мг/кг — уменьшение.

Свинец и хром вызывают изменение активности кислых гидролаз в плазме крови, сердце и печени в дозах, превышающих ПДК в 10 и 100 раз. Степень и характер изменений зависят как от дозы, так и от сроков затравки. Действие металлов проявляется в увеличении активности кислой фосфатазы, свободной активности катепсина D, а при введении хрома в печени повышается и общая активность катепсина D.

Необходимо отметить, что НДМА оказывает на

некоторые биохимические показатели противоположное по направленности действие, чем хром и свинец. Так, НДМА вызывает снижение содержания гликопротеидов в сыворотке крови и увеличение активности Na+, К+-АТФазы эритроцитов, а под влиянием свинца и хрома падает активность фермента и возрастает уровень гликопротеидов. Обнаружены отличия действия НДМА от свинца . и хрома также при изучении общей активности катепсина D в сердце. В печени активность этого^ фермента изменяется по-разному при введении^ НДМА и свинца.

Обращает на себя внимание, что НДМА оказывает метаболическое действие уже в дозе 0,05 мг/кг. В частности, он вызывает повышение активности кислой фосфатазы в сыворотке крови, печени и сердце в ранние сроки, свободной и общей активности катепсина D в печени через 6 мес. Свободная активность катепсина D в сердце через 6 мес возрастает, а общая активность снижается. Такой характер сдвигов указывает на мембраноповреждающее действие НДМА (Г. И. Сидоренко и Р. В. Меркурьева). В то же время свинец и хром повышают лишь свободную активность катепсина D в сердце без изменений общей активности фррмента, что указывает на его лабилизирующее действие на лизосомы (Р. В. Меркурьева). В печени, однако, под влиянием хрома увеличивается и общая активность катепсина D.

Выводы. 1. При введении НДМА, свинца и хрома наблюдается изменение показателей функционального состояния мембранных и внутриклеточных структур в тканях крыс. Метаболи- -н ческий эффект этих веществ зависит от дозы и времени воздействия.

2. По направленности изменений НДМА оказывает в ряде случаев противоположное влияние на метаболические реакции по сравнению с изученными металлами.

Литература. Комаров Ф. И.. Коровкин Б. Ф.. Меньшиков В. В. Биохимические методы исследования в клинике. Л., 1981.

Меркурьева Р. В. и др. — Гиг. и сан., 1980, № 1, с. 25— 28.

Петровский А. А. — В кн.: Биохимические методы исследования в клинике. М., 1969, с. 162—163. Сидоренко Г. И., Меркурьева P. R. — Гиг. и сан., 1981, № 8, с. 8—12.

Якушева И. А.. Орлова Л. И. — Лаб. дело, 1970, № 8, с. 497-501.

Winzler R. J. — Meth. biochem. Analys., 1955, v. 2, p. 279.

Поступила 27.07.82

Summary. The effects of nitrosodimethylamine, lead nit- j rate, potassium bichromate on the blood serum glycopro- Щ teids, erythrocytes activity of Na+, K4-ATPase. acid pho- • shotase activity, cathepsin D free and total activity in the blood serum, liver ond heart of rats were studied. The NDMA effect manifest by a number of biochemical indices was found to be opposite to the one produced by the other test metals.