CC BY
20
Том 10, №1-2, 2006 piK
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА
© Ващук H.A., Зайцева О.В., Жуков В.И., Телегин В.А., Резуненко Ю.К. УДК 615.9:666.186
ВЛИЯНИЕ ОКСИЗТИЛИРОВАННОГО КСИЛИТА НА НЕЙРОМЕДИАТОРНЫЙ ОБМЕН ПОДОПЫТНЫХ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ ПОДОСТРОГО ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО ЗКСПЕРИМЕНТА
Ващук H.A., Зайцева О.В., Жуков В.И., Телегин В.А., Резуненко Ю.К.
Харьковский государственный медицинский университет, г. Харьков
Проведено досл1дження neupoMediamopnozo статусу niddocAidnux щур1в у процеЫ адаптацп до тривалог (1,5 мкяця) токсичног дгг oxcuemuAipoeanozo ксилту марки Л-655-2-100, а також зна-чення зcувiв нeйpoмeдiamopнoгo обмту для прогнозу статв попередпатологп. Було встановлено, що ксенобютик в дозах 1/10; 1/100 ДЛ50 в головному мозку галъмуе активтстъ дофамт-, нора-дреналт- й aдpeнaлiнepгiчнoг мeдiamopнoг системи, в печтщ - навпаки, тдвищуе гх активтстъ, а також призводитъ до активацп серотонин- й ГAMK-epгiчнoг мeдiamopнoг системи. Aнaлiз показнитв нeйpoмeдiamopнoгo обмту в умовах токсифтацп организму oкcuemuлipoвaнuм кси-лтом Л-655-2-100 cвiдчumъ про cneцuфiчнi вiдnoвiдi piзнux нeйpoмeдiamopнux систем, що направлен на мобшизащю вiднoвнux cuнmeзiв i забезпечення гомеостатичног функцгг.
Ключов1 слова: токсиколопя, ксенобютик, нейромед1аторный обмш
В настоящее время в условиях химизации окружающей среды интегральное изучение химического фактора с точки зрения общих закономерностей механизма действия на живой организм и зависимости доза (концентрация) - эффект является основной тенденцией развития современной токсикологии [5;7]. Появление новых синтезированных простых полиэфиров, имеющих широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, ставит важную гигиеническую задачу своевременного и оперативного прогнозирования их потенциальной опасности для окружающей среды и здоровья человека. Раскрытие механизмов регуляции гомеостаза в условиях длительного воздействия соединениями из класса простых полиэфиров невозможно без исследования их влияния на нейромедиаторный обмен. Известно, что ней-ромедиаторы играют ведущую роль в структурно-метаболических процессах регуляции функции нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной, пищеварительной, иммунной системы и др. [1;6;8]. Они являются важнейшими факторами обеспечения гомеостаза и тех нервных процессов, которые лежат в основе психологической и внешней нер-вной деятельности человека и животных [2]. Современные представления о патогенезе многих заболеваний не могут быть раскрыты без глубокого изучения обмена нейромедиаторов и их роли в этих структурно-метаболических процессах.
Целью работы явилось изучение нейромедиатор-ного статуса экспериментальных животных в процес-
гомеостаз.
се адаптации к длительному токсическому действию оксиэтилированного ксилита марки Л-655-2-100, а также значения сдвигов нейромедиаторного обмена для прогнозирования состояний предпатологии.
Материалы и методы исследования
Эксперименты выполнены на 60 белых крысах-самцах популяции Вистар с исходной массой тела 0,18-0,21 кг. Контрольная и опытная группы состояли из 30 животных, которые содержались в однотипных условиях вивария на стандартном пищевом рационе. Животным опытной группы ежедневно (одноразово) в течение 1,5 месяца перорально с помощь металлического зонда вводились внутрижелудочно водные растворы оксиэтилированного ксилита марки Л-655-2-100 в дозах 1/10; 1/100; 1/1000 ДЛ50 (ДЛ50=32,9 г/кг массы животного). Оксиэтилированный ксилит марки Л-655-2-100 относится к простым полиэфирам, хорошо растворим в воде и органических растворителях, имеет молекулярную массу 650, содержит в структурной формуле гидрофильные группы и гидрофобные радикалы, которые обеспечивают ксенобиотику поверхностно-активные свойства [3]. На основании параметров токсичности относится к малотоксичным соединениям (4 класс опасности), не обладающим кумулятивными свойствами. Наличие особых физико-химических свойств привело к широкому использованию данного химического соединения при получении полимерных материалов, пластмасс, пенопластов, термопластов, эпоксидных смол, лаков, эмалей и др., что не иекпю-
чает его вредного влияния на нейромедиаторные процессы.
По окончанию эксперимента животные забивались декапитацией под легким эфирным наркозом, после чего изучались показатели нейромедиаторго обмена. Программа исследования предусматривала изучение обмена биогенных моноаминов и их предшественников в различных органах и тканях опытной и контрольной группы животных. В печени и головном мозге определялось содержание адреналина, норадрена-лина, ДОФА, дофамина, серотонина, триптозана, глу-тамата, гамма-аминомасляной (ГАМК) кислоты. В плазме крови оценивалось содержание тормозных нейромедиаторных аминокислот - глицина и таурина. Анализ биогенных моноаминов и их предшественников проводился по методу Y. Endo, Y.A. Oqura [11]. Для связывания биогенных моноаминов и их предшественников была использована карбоксиметилцел-люлоза (КМЦ) фирмы «Reanal», емкость 0,6 - 0,8 мэкв/г. Окисление катехоламинов и ДОФА производили методом G. Slabo et al. [12]. Определение уровней биогенных моноаминов и их предшественников осуществлялось на спектрофотометре фирмы «Хитачи» МПР-4.
Содержание гамма-аминомасляной кислоты определялось общепринятым методом по E. Cormana et al. [10], а глутаминовой кислоты - по E. Bernt, H.U. Bergmeyer [9]. Уровни нейромедиаторных аминокислот глицина, таурина исследовались методом ионоо-
бменной хроматографии на автоматическом анализаторе аминокислот Т-339 (Чехословакия) [4]. Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась с использованием пакета программ "STATISTICA 6.0 Windows". Достоверность отличий оценивали по критерию Стьюдента при уровне значимости р<0,05. Экспериментальные исследования на животных выполнялись в соответствие с "Международными рекомендациями проведения биомедицинских исследований с использованием животных" (1985), а также национальными "Общими этическими принципами экспериментов на животных" (Украина, 2001).
Результаты и их обсуждение
В результате изучения нейромедиаторной системы катехоламинов и их предшественников в головном мозге и печени выявлены нарушения содержа -ния этих субстратов в опытной группе по сравнению с контролем (табл. 1). Так, в головном мозге экспериментальных животных установлено повышение содержания ДОФА в 1,81 раза и снижение дофамина, но-радреналина и адреналина соответственно в 2,01; 1,84 и 4,57 раза. Иная направленность метаболизма катехоламинов и их предшественников наблюдалась в печени, где уровень ДОФА снижался в 1,76 раза на фоне увеличения концентрации дофамина, норадре-налина и адреналина соответственно в 1,95; 1,б8 и 1,68 раза (рис. 1).
/
/ / / / / / / 1 М j—/ Г-Ж
Щ -ш
_fL л У / ¿_
_ J ь <=*-'/
ДОФА Дофамин Норадреналин Адреналин а) печень
Дофамин Норадреналин Адреналин б) головной мозг
□ контроль □ опыт
Рис.1 Динамика содержания биогенных моноаминов в печени и головном мозге при воздействии оксиэтилированного
ксилита маркиЛ-655-2-100 в дозе 1/100 ДЛ50.
Эти данные, во-первых, могут свидетельствовать о том, что оксиэтилированный ксилит Л-655-2-100 в головном мозге ингибирует структурно-метаболические процессы, которые сопряжены с синтезом катехоламинов и их предшественников. С другой стороны, снижение их содержания может быть связанно с механизмами усиления процессов обезвреживания биогенных моноаминов, после реализации ими своих физиологических функций моноамино-оксидазой [4;6]. Повышение содержания катехоламинов в печени, по-видимому, является результатом усиления синтеза и снижения скорости их окислительного дезаминирования. Как в одном, так и во вто-
ром случае наблюдаются глубокие нарушения метаболизма нейромедиаторной системы катехоламинов, что свидетельствует о влиянии Л-655-2-100 на механизмы формирования множественных патологических процессов и состояний в условиях подострого токсикологического воздействия. Недействующей являлась доза 1/1000 ДЛ50.
Исследование серотонинэргической медиаторной системы выявило снижение содержания триптофана в печени и головном мозге в 1,91 и 2,58 раза и, соответственно, повышение в этих органах содержания серотонина в 1,99 и 1,71 раза (табл. 1).
Том 10, №1-2, 2006 pin
Таблица 1
Влияние оксиэтилированного ксилита марки Л-655-2-100 в дозе 1/100 ДЛ50 на биогенные моноамины и их предшественники
Показатели (мкг/г ткани) Органы, (M±m), группа животных
Контроль (n=30) Опыт (n=30)
печень головной мозг Печень головной мозг
ДОФА 4,15±0,32 2,14±0,11 2,35±0,19* 3,87±0,24*
Дофамин 1,86±0,17 3,26±0,18 3,62±0,24* 1,62±0,15*
Норадреналин 0,94±0,12 0,83±0,07 1,58±0,16* 0,45±0,06*
Адреналин 0,28±0,03 0,16±0,002 0,47±0,04* 0,035±0,0012*
Триптофан 13,75±0,94 5,90±0,46 7,20±0,36* 2,28±0,87*
Серотонин 3,12±0,32 2,43±0,38 6,23±0,58* 4,15±0,13*
Примечание:' - различия с контролем достоверные, р< 0,
Анализ состояния адреналинэргической системы свидетельствовал о ее ингибировании на фоне существенной активации серотонинэргической системы, что указывает на снижение эрготропной и повышение, соответственно, трофотропной функции организма при действии оксиэтилированного ксилита. В этих условиях представляло значительный интерес исследование метаболизма нейромедиаторов, обеспе-
влиянием ок
чивающих эффекты торможения и возбуждения, что имеет большую роль в процессах адаптации организма. Результаты исследований выявили существенную активацию нейромедиаторной системы ГАМК-глутамат (табл. 2), причем для печени характерным являлось повышение как уровня глутамата в 2,43 раза, так и ГАМК в 2,84 раза.
Таблица 2
Состояние глутамат-ГАМК-эргической системы под Филированного ксилита маркиЛ-655-2-100 в дозе 1/100 ДЛ50
Показатели (мкг/г ткани) Органы, (M±m), группа животных
Контроль (n=30) Опыт (n=30)
печень головной мозг печень головной мозг
Глутамат 0,76±0,08 2,30±0,14 1,85±0,16* 1,48±0,05*
ГАМК 22,63±1,74 22,60±1,25 64,27±2,53* 78,52±2,67*
Примечание:' - различия с контролем достоверные, р< 0,05
В головном мозге наблюдалось снижение уровня глутамата в 1,55 раза и увеличение содержания ГАМК в 3,47 раза (рис.2).
ГЛУТАМАТ
ГОЛОВНОЙ МОЗГ
□ контроль ■ ОПЫТ
ГАМК
У
/ /
/- у-
W V
головной мозг
□ контроль ■ опыт
Рис.2 Динамика показателей глутамат-ГАМК-эргической системы под воздействием оксиэтилированного ксилита марки Л-655-2-100 в дозе 1/100 ДП50-
Поскольку глутамат и ГАМК связаны между собой как единая метаболическая система, мы рассчитали соотношение в головном мозге коэффициента К = содержание ГАМК/ содержание глутамат. В контроле К = 9,83 у опытных животных этот показатель был существенно выше К = 53,05, что указывает на преобладание тормозных процессов над возбуждением у животных, которые подвергались воздействию оксиэ-тилированным ксилитом.
Как видно из полученных результатов, в условиях адаптации белых крыс к токсическому влиянию испытуемого химического соединения происходит активация серотонин- и ГАМК-эргической медиаторных систем, функционирование которых направлено на обеспечение гомеостатической функции организма. Исследование концентрации тормозных нейромедиатор-ных аминокислот плазмы крови глицерина и таурина выявило снижение уровня глицерина (р<0,05) без изменения содержания таурина. Этот может быть связано с усилением процессов вовлечения глицерина в метаболические схемы, связанные с протеосин-тезом некоторых видов белков, которые усиленно подвергаются протеолизу в условиях токсификации организма.
Таким образом, результаты работы позволили сделать следующие выводы:
1. В условиях подострого опыта оксиэтилирован-ный ксилит марки Л-655-2-100 в дозах 1/10 и 1/100 ДЛ50 в головном мозге ингибирует активность дофамин-, норадреналин- и адреналинэргической медиа-торных системм, в печени - наоборот, повышает их активность.
при некоторых экстремальных состояниях. -Кишинев: Шитианца, 1985. -с. 3-24.
5. Курляндський Б.А., Медицинскиепроблем1 хитмичес-кой безопасности Росии в аспекте современых меж-дунорадых тенденцш // Современные проблемы токсикологии. -2002. -№3. -С.31-34.
6. Мецлер Д. Биохимия. Москва: Мир, 1980. - с. 324-352.
7. Рахманин Ю.А., Ревазова Ю.А. Донозологическая диагностика в проблеме окружающая среда - здоровье населения // Гигиена и санитария. -2004. -№6. -С.3-5.
8. ЦыганенкоА.Я., Жуков В.И., Сокол К.М. и соавт. Структурно-метаболические механизмы формирования атеросклероза. -Белгород,* Белвитамин, 2001. -523 с.
9. Bernt E., Bergmeyer H.U. Methoden der ensymatischen analyze. -Berlin, 1970. -Bd.3 -S.1659-1665.
10. Cormana E., Vomes C., Trolin V. Purification of GABA on small columns of Dowex 50 W: Combination with a Method for Separation of Biogenic Amines // Acta Pharm. et toxic. -1980. -№46. -P.235-240.
11. Endo Y., Ogura Y. A. Rapid and simple determination of histamine and poliamines // Japan J. Pharmacol. -1975. -№25. -P.610-612.
12. Slabo G., Kovacs G.L., Telegdy G. A modified screening method for rapid simultaneous determination of dopamine, noradrenalin and serotonin in the same brain region // Acta Physiol. -1983. - Vol.61, № 1-2. -P.51-57.
Summary
EFFECT OF OXYETHILIC CSYLIT ON NEUROTRANSMITTER METABOLISM IN TEST ANIMALS UNDER SUBACUTE TOXICOLOGIC EXPERIMENT
Vaschuk N.A., Zaytseva O.V., Zhukov V.I., Telegin V.A., Rezunenko Yu.K.
Key words: toxicology, xenobiotic, neurotransmitter metabolism, homeostasis.
It was investigated neurotransmitter status in test rats in the process of adaptation to long-lasting (1.5 month) toxic effect of oxyethilic csylit L-655-2-100 and significance of neurotransmitter metabolism shifts in prognosis for prepathologic states. It was established xenobiotic in doses 1/10; 1/100 LD50 in brain inhibits activity of dophamin-, norepinephrine-, and epinephrine-ergic transmitter system, in liver - on the contrary it increases its activity, it also leads to promotion of serotonin- and GAMAc-ergic transmitter system. Assay of neurotransmitter metabolism indices under toxic effect of L-655-2-100 on organism indicates to specific responses of different neurotransmitter systems direct to mobilization of reduced syntheses and supply of homeostatic function. Ukrainian Ministry of the Health Public Service, Kharkiv State Medical University
Mamepian надшшов до редакцй 23.05.06.
2. Л-655-2-100 в исследованных дозах приводит к активации серотонин- и ГАМК- эргической медиатор-ной системы. Динамика показателей нейромедиатор-ного обмена свидетельствует о специфической реакции различных нейромедиаторных систем, направленных на мобилизацию восстановительных синтезов и обеспечение гомеостатической функции в условиях токсификации организма.
Литература
1. Андреев C.B., Кобкова И.Д. Роль катехоламинов в здоровом и больном организме. - Москва: Медицина, 1970. -295 с.
2. Денисов В.М., Рукавишникова С.М., Жуков В.И. Биохимия миокарда, поврежденного адреналином. - Харьков: РИП «Оригинал», 1999. -183 с.
3. Жуков В.И., ПоповаЛ.Ф., Зайцева О.В. и соавт. Простые и макроцикпические эфиры: научные основы охраны водных объектов. -Харьков: Торнадо, 2000. -437 с.
4. Зорькин A.A., Курцер Б.М., Довганский А.Н. Динамика сдвигов свободных аминокислот и кортикостерона в тканях печени и миокарда крыс при комбинированной ожогово-лучевой травме // Метаболические процессы
