CC BY
14
© Бондарева А. В., Артюгина Л. И., Багмут И. Ю., Полищук Т. В, Жуков В. И. УДК 577. 121:543. 395:616-099-092. 9
Бондарева А. В., Артюгина Л. И., Багмут И. Ю., Полищук Т. В, Жуков В. И.
ВЛИЯНИЕ ПОЛИОКСИПРОПИЛЕНПОЛИОЛОВ НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ И ФУНКЦИЮ ДЕТОКСИКАЦИИ
Харьковский национальный медицинский ушверситет (г. Харьков)
Работа выполнена в Харьковском национальном медицинском университете в рамках научной проблемы «Изучение механизмов биологического действия простих полиэфиров в связи с проблемой охраны окружающей среды», № государственной регистрации 0110Ш01812.
Вступление. Развитие химической, нефтедобывающей, нефтеперера-батывающей промышленности сопровождается увеличением чужеродных химических соединений в различных отраслях народного хозяйства и накоплением их в окружающей среде. Многим ксенобиотикам свойственно формирование и развитие отдаленных эффектов. В определенных условиях особенно на производстве, химические соединения могут быть причиной развития острых и хронических отравлений. Некоторые ксенобиотики способны наносить непоправимый вред здоровью населения, фауне и флоре, формировать экологически обусловленные болезни и патологические состояния. Одним из самых мощных источников загрязнения среды обитания человека за последние 20-30 лет стали предприятия химии органического синтеза по производству пестицидов, гербицидов, флотореагентов, синтетических моющих средств, эмульгаторов, поверхнос-тно-активных веществ [3,4,8]. Это в полной мере относится и к производствам полиоксипропиленполио-лов (ПОПП), которые выпускают большой объем и ассортимент различных марок полиолов, использующихся для получения пенопластов, термопластов, пластмасс, эпоксидных смол, лаков, эмалей, гидравлических, тормозных и охлаждающих жидкостей [4]. Ежегодно в опытное и промышленное производство внедряются десятки новых марок полиолов, которые несут потенциальную и реальную опасность здоровью населения и являются совершенно не изученными в медико-биологическом отношении. К таким веществам относится и новые марки полиоксиэтиленгликолей (ПОЭГ), которые имеют положительные промышленные физико-химические свойства и широко используются в различных областях народного хозяйства как конечные продукты в виде флотореагентов, эмульгаторов, так и стартовых соединений при получении пластмасс, эпоксидных смол, лаков. В связи с этим, актуальным является обоснование прогноза потенциальной опасности химических соединений и разработка профилактических мероприятий, направленных на укрепление и сохранение здоровья населения.
Целью работы явилось изучение влияния новой группы ПОПП на окислительно-восстановительные процессы и функцию детоксикации в условиях по-дострого эксперимента.
Объект и методы исследования. Выбор новой группы ПОПП - полиоксипропиленгликоля молекулярной массы 502 (П-502) и полиоксипро-пилентри-ола молекулярной массы 503 (П-503) с регламентированными физико-химическими свойствами, был обоснован широким использованием их в различных областях народного хозяйства, большим объемом производства и отсутствием прогностической оценки потенциальной опасности для теплокровных животных и окружающей среды. Программа исследований предусматривала проведение подострого опыта на половозрелых белых крысах популяции WAG массой 180-200г, которым внутрижелудочно на протяжении 45 суток с помощью металлического зонда вводились утром натощак водные растворы ПОПП из расчета 1/100 и 1/1000 среднесмертель-ной дозы - ДЛ50. Контрольная группа животных получала соответствующие объемы питьевой воды. Всего было использовано 50 животных, по 10 крыс в каждой группе в соответствии с правилами гуманного отношения к животным и требованиями «Европейской конвенции о защите поз воночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1985). На основании параметров острой токсичности П-502 относится к умеренотоксичным соединениям (3 класс опасности). для белых крыс и мышей дл50 были установлены соответственно на уровнях: 3,04 и 2,6 г/кг массы животного, а для П-503 - на уровнях: 21,3 и 20,2 г/кг массы животного, соответственно для крыс и мышей. На основании оценки параметров острой токсичности П-503 является малотоксичным веществом (4 класс опасности). Исследуемые ксенобиотики не обладают видовой чувствительностью и кумулятивными свойствами [6]. В соответствии с программой подострого опыта предусматривалось изучение влияния полиолов на состояние углеводного, белкового, липидного обмена, антиоксидантную систему (АОС) и процессы детоксикации ксенобиотиков. Содержание кетоновых тел в крови определялось путем связывания ацетона салициловым методом [4]. Неэстерифицированные свободные жирные кислоты (НЭЖК) оценивали по экстракции медных солей жирных кислот в плазме крови органическими растворителями [5]. Гликоген в печени определяли методом Зейфтера [5,6]. Активность
таблица 1
влияние полиолов в подостром опыте на белковый
обмен
Показатели Контроль п = 10 Вещества, ДЛ50(М ± т), п = 10
П-502 П-503
1/100 1/1000 1/100 1/1000
АсАТа 0,72 ± 0,06 3,40 ± 0,43* 0,74 ± 0,07 3,1 ± 0,32* 0,70 ± 0,07
АлАТа, 060 ± 0,05 2,86 ± 0,35* 0,63 ± 0,04 2,93 ± 0,28* 0,62 ± 0,06
Мочевина" 4,65 ± 0,38 13, 7 ± 0,96* 4,42 ± 0,54 12,5 ± 1,14* 4,76 ± 0,47
Креатининс 68,7 ± 4,2 128,4 ± 7,3* 65,8 ± 5,10 136,4 ± 8,2* 71,50±5,2
таблица 2
влияние полиолов в подостром опыте на показатели липидного обмена
Показатели Контроль Вещества, ДЛ50(М ± т), п = 10
П-502 П-503
1/100 1/1000 1/100 1/1000
КТ а,сыворотка 0,32 ± 0,07 1,84 ± 0,15* 0,34 ± 0,06 2,10 ± 0,17* 0,31 ± 0,05
СЖКа, кровь 0,6 ± 0,08 14,2 ± 0,12* 0,62 ± 0,05 1,53 ± 0,14* 0,64 ± 0,07
ХСа, кровь 1,42 ± 0,1 2,94 ± 0,18* 137 ± 0,12 2,87 ± 0,22* 1,46 ± 0,09
МДАв, печень 8,45 ± 0,67 20,3 ± 1,14* 7,93 ± 0,58 19,60 ± 1,35 8,28 ± 0,76
ДКв, печень 35,6 ± 3,1 64,7 ± 3,26* 38,2 ± 3,10 62,43 ± 4,1* 36,4 ± 2,9
УДФ-глюкуронил-трансферазы (УДФ- ГК) микросомальной фракции печени исследовали по скорости конъюгации парани-трофенола [1]. Содержание окисленного (ОГ) и восстановленного глутатиона (ВГ) определяли в глутатионтрансферазной реакции [9]. Цистеин исследовался в реакции с нингидрином в трихлоруксус-ном фильтрате [10]. Уровень вторичных продуктов перекисного окисления ли-пидов (ПОЛ) оценивался по накоплению малонового диальдегида (МДА), который определяли по методу, описанному
Ю. А. Владимировым и А. и. Арчаковым примечание: а - мкмоль/л-час, в - ммоль/л, с - мкмоль/л; * - различия достоверные
[2]. Гидроперекиси ненасыщенных жир- р < 0,05. ных кислот (диеновые конъюгаты - ДК) определяли спектрофотометрическим методом, который основан на характерном их поглощении в ультрафиолетовой области спектра с максимумом 233 нм [2]. содержание в крови креатинина, мочевины, холестерина (ХС), глюкозы и активности ферментов аланиновой(АлАТ) и аспа-рагиновой аминотрансферазы (АсАТ) определяли общепринятыми методами [5,6]. Глюкозо-6-фосфатаза изучалась в печени по методу [8]. Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась с использованием критерия Стьюдента-Фишера.
результаты исследований и их обсуждение. Результаты изучения влияния полиолов в 1/100 дл50 на белковый обмен выявили повышение активности АсАТ и АлАТ, содержания мочевины и креатинина в сыворотке крови. В 1/1000 дл50 ксенобиотики не влияли на белковый и азотистый обмен. полиолы в 1/100 дл50 усиливали активность процесса трансаминирования аминокислот и их распад, что сопряжено с повышением мочевины и креатинина (табл. 1).
Так активность АлАТ повышалась на 372 % и 330 %, АлАТ на 376,6 % и 388,3 %, соответственно под влиянием п- 502 и П-503 в 1/100 ДЛ50. При этом содержание в крови мочевины повышалось на 195 % и 269 %, а креатинина на 87 % и 99 %, соответственно у групп животных токсифицированных П-502 и П-503. Анализ оценочных показателей белкового обмена позволяет судить, что под влиянием 1/100 дл50 преобладают катаболические процессы над анаболическими синтезами.
Сходная динамика была отмечена и для динамики мониторинговых показателей липидного обмена. Исследования показали, что полиолы в 1/100 ДЛ50 повышали в сыворотке крови содержание кетоновых тел (КТ), НЭЖК, ХС, а в микросомальной фракции печени МДА и ДК (табл. 2). В сыворотке крови уровень КТ увеличивался на 475 % и 566 %, НЭЖК на 137 % и 155 %, ХС на 107 % и 102 %, соответственно
примечание: * - различия достоверные р < 0,05, а - ммоль/л, в - нмоль/мг белка.
таблица 3
влияние полиолов в подостром опыте на углеводный обмен
Показатели Вещества, ДЛ50(М ± т), п = 10
Контроль П-502 П-503
1/100 1/1000 1/100 1/1000
Глюкоза а - кровь 5,10 ± 0,35 3,5 ± 0,44* 4,8±0,46 3,2 ± 0,36* 5,27 ± 0,48
Гликоген в 134.7 ± 7,2 24,3 ± 2,2* 27,3 ±6,8 27,5±1,8* 31,4 ± 6,2
Глюкозо-6-фосфатазас 9,60 ± 0,88 2,5 ± 0,18* 8,7±0,83 3,2 ± 0,24* 8,5 ± 0,74
примечание: * - различия достоверные р < 0,05, а -печени, с - нмоль/минмг белка.
ммоль/л, в - мкмоль глюкозы/г
у групп животных, которые подвер-гались воздействию П-502 и П-503 1/100 ДЛ50. На этом фоне в микросомаль-ной фракции печени отмечалось повышение МДА на 140 % и 132 %, а ДК - на 75 % и 82 % у групп животных, токсифицированных П-502 и П-503.
изучение динамики показателей жирового обмена дает основание судить, что полиолы в 1/100 ДЛ50 активируют распад жиров, накопление кетоновых тел, скорость старения организма, в основе которой лежит стимуляция свободно-радикальных процессов и ПОЛ. Изучение некоторых мониторинговых показателей углеводного обмена обнаружило под влиянием 1/100 ДЛ50 снижение в
Таблица 4
Влияние полиолов в подостром опыте на функцию детоксикации
Показатели Вещества, ДЛ^М!™), n=10
Контроль П-502 П-503
1/100 1/1000 1/100 1/1000
УДФ-ГТа,печень 3,72±0,36 1,95±0,18* 3,65±0,43 1,84±0,16* 3,80±0,35
ВГв , печень 7,50±0,68 3,46±0,22* 7,60±0,74 3,30±0,33* 7,38±0,66
Цистеинв,печень 0,34±0,03 0,16±0,02* 0,36±0,04 0,18±0,03* 0,33±0,05
ОГ5 , печень 0,35±0,06 1,42±0,12* 0,33±0,07 1,65±0,15* 0,37±0,06
Примечание: * - различия достоверные р<0,05, а - нмоль/мин-мг белка, в - мкмоль/г.
крови содержания глюкозы, в печени гликогена и в микросомальной фракции гепатоцитов активности глюкозо-6-фосфатазы (табл. 3). Так, глюкоза снижалась на 32 % и 37 %, гликоген в печени - на 82 % и 80 %, а активность в микросомальной фракции глюкозо-6-фосфатазы на 74 % и 67 %. Эти исследования свидетельствуюто том, что полиолы в условиях подострого опыта под влиянием 1/100 ДЛ50 приводят к развитию гипогликемии. Снижение содержания глюкозы крови может быть следствием токсификации организма, дефицита глюкокортико-идов, глюкагона, тиреоидных гормонов. Эти данные подтверждались и снижением содержания гликогена в печени и активности фермента глюкозо-6-фосфатазы микросомальной фракции печени.
Изучение обезвреживающей функции печени обнаружило снижение активности УДФ - ГТ в микросомальной фракции гепатоцитов, содержания
ВГ в печени на фоне увеличения содержания в печени ОГ (табл. 4).
Так, было установлено снижение активности УДФ-ГТ на 48 % и 51 %, содержания ВГ на 54 % и 56 %, цистеина на 53 % и 47 % на фоне повышения ОГ на 60 % и 53 %, соответственно при воздействии П-202 и П-50. Выводы.
1. Результаты исследования свидетельствуют, что полиолы П-502 и П-503 в 1/100 ДЛ50 усиливают процессы трансаминирования аминокислот и распад белков, что сопряжено с повышением в крови мочевины и креатина. В этой дозе ксенобиотики усиливают катаболические процессы жиров, приводят к накоплению кетоновых тел и ускоряют свободнорадикальные процессы, ПОЛ и скорость старения организма.
2. На фоне нарушения липидного и белкового обмена отмечается развитие гипогликемии, которая характеризуется снижением глюкозы в крови, гликогена в печени и активности глюкозо-6-фосфатазы в микросомальной фракции гепатоцитов. Все эти изменения сопровождаются ингибированием обезвреживающей и антиоксидантной функции печени.
Перспективы дальнейших исследований. В дальнейшем планируется исследование влияния ПОПП на активность глюкуронидной, глутатионо-вой, сульфатной и ацетильной конъюгации.
Литература
1. Асатиани В. С. Биохимическая фотометрия / В. С. Асатиани. - М.: Изд-во Академии наук СССР, 1957. - 836 с.
2. Владимиров Ю. А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. Ю. А. Владимиров, А. И. Арчаков. -М.: Наука, 1972. - 252 с.
3. Жуков В. И. Фториды: биологическая роль и механизм действия / В. И. Жуков, О. В. Зайцева, В. И. Пивень, [и др.]. -Белгород, 2006. - 220 с.
4. Жуков В. И. Простые и макроциклические эфиры: научные основы охраны водных объектов / В. И. Жуков, Л. Д. Попова, О. В. Зайцева [и др.]. - Харьков : «Торнадо», 2000. - 438 с.
5. Лабораторые методы исследования в клинике. Справочник под ред. проф. В. В. Меньшикова. - М.: Медицина, 1987. - 368 с.
6. Покровский А. А. Биохимические методы исследования в клинике / А. А. Покровский. - М.: Медицина, 1969. - 652 с.
7. Покровский А. А. Методы разделения и ферментной идентификации субклеточных фракций / А. А. Покровский, А. И. Арчаков // Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1968. - С. 5-59.
8. Щербань Н. Г. Биохимические механизмы радиомиметических эффектов поверхностно-активных веществ / Н. Г. Щербань, В. И. Жуков, В. В. Мясоедов [и др.]. - Харьков : «Раритеты Украины», 2012. - 120 с.
9. Asaoka K. An enzymatic assay of reduced glutathione using glutathione S-ary etransferase with O-dinitrobenzene as a substrate / K. Asaoka, K. Takahashi // J. Biochem. - 1981. - Vol. 90, № 5. - Р. 1237-1242.
10. Gaitonde M. K. A spectrophotometric method for direct determination of cysteine in the presence of the naturally occurring aminoacid / M. K. Gaitonde // Biochem. J. - 1967. - Vol. 104, № 2. - P. 627-633.
УДК 577. 121:543. 395:616-099-092. 9
ВПЛИВ ПОЛЮКСтРОПШЕНПОЛЮЛОВ НА МЕТАБОЛiЧНi ПРОЦЕСИ i ФУНКЦЮ ДЕТОКСИКАЦП
Бондарева А. В., Артюпна Л. к, Багмут к Ю., ПолщукТ. В., Жуков В. к
Резюме. Вивчено вплив полiолiв на стан вуглеводного, бткового, лтщного обмЫу, антиоксидантну систему i процеси детоксикацп ксенобютиюв. Встановлено, що полюли П-502 i П-503 порушують бтковий, лтщний i вуглеводний обмн Це призводить до Ыпбування знешкоджуючей та антиоксидантно! функци печшки.
Ключовi слова: полюли, антиоксидантна система, процеси детоксикаци.
УДК 577. 121:543. 395:616-099-092. 9
ВЛИЯНИЕ ПОЛИОКСИПРОПИЛЕНПОЛИОЛОВ НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ФУНКЦИЮ ДЕТОКСИКАЦИИ
Бондарева А. В., Артюгина Л. И., Багмут И. Ю., ПолищукТ. В, Жуков В. И.
Резюме. Изучено влияние полиолов на состояние углеводного, белкового, липидного обмена, анти-оксидантную систему и процессы детоксикации ксенобиотиков. Установлено, что полиолы П-502 и П-503 нарушают белковый, липидный и углеводный обмен. Все эти изменения приводят к ингибированию обезвреживающей и антиоксидантной функции печени.
Ключевые слова: полиолы, антиоксидантная система, процессы детоксикации.
UDC 577. 121:543. 395:616-099-092. 9
Influence of Polyoxypropylenepolyols on Metabolic Processes and Detoxifying Function
Bondarevа A. V., Artyuhyna L. I., Bagmut I. U., Polischuk T. V., Zhukov V. I.
Abstract. Chemical industry is evolving and so alien various chemical compounds accumulate in the environment. Many xenobiotics can form the development of long-term effects. Some xenobiotics are harmful to human health, fauna and flora, form of the disease and pathological conditions. The chemical compound under certain conditions may be a cause of acute and chronic poisoning. In this regard, the current study is desingen to predict the potential hazards of chemical compounds and the development of preventive measures aimed at health strengthening and maintaining.
Selection of a new group polyoxypropyleneglycol with molecular weight 502 (P-502) and polyoxypropilentriol with molecular weight 503 (P-503) with regulated physic-chemical properties was justified by their wide use in various, high-volume production and lack of prognostic evaluation of the potential danger to warm- blooded animals and the environment.
The influence of polyoxypropilenpolyols on the carbohydrate, protein and lipid metabolism, antioxidant system and detoxifying processes of xenobiotics in the conditions of subacute experiment was studied. On the basis of acute toxycation parameters P-502 belongs to the median lethal compounds (the 3rd class of danger). The median lethal DL50 for mice and white rats were set respectively at levels of 3. 04 and 2. 6 g / kg animals weight. The median lethal doses for P-503 are defined at the level of 21,3 and 20,2 g/kg weight of animals. P-503 is a low-toxic substance (the 4th class of danger).
The research programme has envisogel performing a subacute experiment on eugemic white rats of WAG population, weight 180-200g, when they were daily entered water solution of xenobiotics in doses 1/100 and 1/1000 DL50 in the morning before eating. The control group received drinking water. The experiment was carried out during 45 days. Xenobiotics have not studied the species sensitivity and cumulative properties. Fifty animals were used for experiment each group consisted of 10 rats.
Polyols in doses 1/100 DL50 activate the process of amino acids transamination and their break-down. It was linked with the increase of urea and cretinine levels. The similar dynamics was observe for indices of lipid metabolism. Xenobiotics did not affect protein and nitrogen-containing compounds metabolism in 1/1000 DL50. Polyols DL50 increased the level of ketone bodies, free fatty acids and cholesterol in blood in doses 1/100. In blood levels of ketone bodies was increased by 475 % and 566 %, the fatty acids by 137 % and 155 %, ^o^stero! by 107 % and 102 %. In the conditions of subacute experiment the use of xenobiotycs in doses of 1/100 DL50 led to hypoglycemia, which might indicate in toxyfication of the organism, dificiency of glucocorticoids, glucagon and thyroid hormones. The activity of glucose-6-phosphatase was also decreased. Glucose was decreased by 32 % and 37 % glycogen in the liver - 82 % and 80 %, and the activity in microsomal fractions of the glucose-6- phosphatase and 74 % to 67 %.
The study of detoxifying function of liver revealed decrease of the activity of UDP-glucuronyltrsnsferase and concentration of redused glutathione in liver. UDP- glucuronyltrsnsferase activity was decreased by 48 % and 51 %, reduced glutathione decreased by 54 % and 56 % and 53 % cysteine and 47 %. Oxidized glutathione is increased by 60 % and 53 % when exposed to 202-M and M-50.
The results show that polyols P-502 and P-503 to 1/100 DL50 enhance transamination processes of decomposition of amino acids and proteins. Xenobiotics increase catabolism of lipids, lead to the accumulation of ketone bodies and accelerate free radical processes. Also notes the development of hypoglycemia. All these changes are accompanied by inhibition of antioxidant and detoxifying liver function.
In our further investigations influence of polyoxypropylene on detoxifying function of the liver using following markers: activity of glucuronide and glutathione metabolism enzymes.
Key words: polyols, antioxidant system, detoxification processes.
Рецензент - проф. Непорада К. С.
Стаття надшшла 18. 04. 2014 р.
