CC BY
58
УДК 591.133 : 591.149.2
А.Д. Герасев, С.Н. Луканина, Г.А. Святаш, Л.Е. Панин, Р.И. Айзман
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ ЦЕОЛИТОВ НА ТРАНСПОРТ КАЛИЯ В КИШЕЧНИКЕ КРЫС
Новосибирский государственный педагогический университет ГУ НИИ биохимии СО РАМН, Новосибирск
В экспериментах с перфузией in vivo участков тонкого и дистального отдела толстого кишечника взрослых крыс, содержащихся на цеолитной диете, было установлено, что природные цеолиты значительно снижают интенсивность абсорбции калия из просвета кишечника. Этот эффект является следствием ингибирования АТФ-зависимых транспортных систем эпителиоцитов кишечника, в частности апикаль-
ной Н+-К+-АТФазы._________________
Ключевые слова: природные цеолиты
В современной литературе достаточно широко представлены данные о физиологических и клинических эффектах природных цеолитов. Так, в частности, показано, что применение природных цеолитов (ПЦ) в качестве пищевой добавки дает ряд положительных эффектов -иммуномодулирующий, антианемический, антисклеротический [9, 11]. В отличие от других сорбентов, природные цеолиты усиливают регенераторно-восстановительные процессы в тканях при их повреждении [6], что, возможно, связано с присутствием в их структуре подвижной фазы двуокиси кремния [7]. Использование природных цеолитов в клинической практике также показало их эффективность [5]. Вместе с тем, механизмы влияния природных цеолитов на физиологические процессы в организме остаются малоисследованными. Поэтому настоящая работа посвящена изучению механизмов влияния ПЦ на процессы транспорта калия в кишечнике крыс.
Методика. Для достижения поставленной цели были проведены острые эксперименты на взрослых самцах крыс линии Вистар (250-300г). В каждой серии животных делили на 2 группы: контрольную и экспериментальную. Крысы экспериментальной группы в течение 7 дней получали стандартный комбикорм с добавлением (5% от массы корма) порошкообразного цеолита Ши-выртуйского месторождения (95% клиноптилолит и его геохимические разновидности; фракция 0-1 мм). Контрольные животные потребляли такой же корм без цеолитов.
Таблица 2
Активность хитотриозидазы в сыворотке крови крыс Вистар с токсическим поражением печени, вызванным АцФ
Группы Активность хитотриозидазы (нмоль МУФ/мл/ч) р
Интактные животные (n=8) 18,4± 2,98 -
Ацетаминофен (n=10) 57,5± 14,3 p<0,01
Реаферон-ЕС (n=13) 27,5± 7,46 p<0,05
Реаферон-ЕС + ацетаминофен (n=14) 39,4± 8,11 p<0,05
Примечание. n - количество животных в группе.
транспорт калия, кишечник, ионные насосы
Изучение влияния цеолитов на процессы ионного транспорта в кишечнике проводили в 3 сериях экспериментов. В первой серии использовали метод перфузии кишечника в условиях in vivo. С этой целью под эфирным наркозом у крыс вскрывали брюшную полость по средней линии живота. В образовавшуюся операционную рану выводили участок тонкого кишечника и дистального отдела толстого кишечника (ДОТК). Указанные участки кишечника изолировали путем наложения лигатур в проксимальной и дистальной частях, сохраняя иннервацию и кровообращение. Подготовленные таким образом сегменты очищали от химуса, затем промывали теплым (t+37°C) однопроцентным раствором KCl (объемом 5 мл), после чего перфузировали таким же раствором в течение 20 минут со скоростью 15 мл/ч. Пробы перфузата собирали и впоследствии определяли в них концентрацию ионов калия. Для оценки влияния цеолитов на работу ионных клеточных насосов во второй и третьей сериях экспериментов перед перфузией в просвет выделенных участков кишечника вводили на 10 мин (соответственно) растворы ортованадата натрия (0,2 ммоль/л) и омепразола (0,4 ммоль/л). В конце эксперимента у животных забирали образцы перфузируемых участков тонкого и дистального отделов толстого кишечника для определения электролитного состава и массы перфузируемых отделов.
Для оценки соотношения секреторных и абсорбционных процессов в кишечнике рассчитывали изменение содержания ионов К+ в перфузате на единицу массы высушенного образца перфузируемого участка тонкого кишечника и ДОТК. Расчет проводили по следующей формуле:
А СК К=(Д C*1000)/m,
где ЛСКК - изменение содержания ионов в мкмоль/1 г сухого веса (мкмоль/1 г с.в.); m - масса высушенного перфузируемого участка кишечника (мг); 1000 - переводной коэффициент; ЛС - разница в содержании ионов в перфузате и во вводимом растворе КС1, рассчитываемая по формуле (C*[K+])-(C1*[K+]j), где С и Cj - объем перфузата и вводимого раствора (мл), [К+] и [К+]1 - концентрация ионов калия в перфузате и во вводимом растворе (ммоль/л).
Содержание ионов К+ в пробах перфузата и тканях определяли методом пламенной фотометрии (FLAPHO
- 4). Для этого исследуемые образцы тканей высушивали до постоянного веса и экстрагировали в 5 мл концентрированной азотной кислоты на водяной бане. Затем на-досадочную жидкость разводили дистиллированной водой и фотометрировали. Истинное содержание электролитов в тканях с учетом разведения определяли с помощью калибровочных кривых, построенных по приборным значениям стандартных растворов KCl различной концентрации. Расчеты производили по следующей формуле:
C сух. тк. (мкмоль/100 г сухого веса)= (Cô*n*100)/Pi,
где Сф - концентрация ионов в надосадочной жидкости, ммоль/л; n - степень разведения проб; Pi - вес высушенного образца ткани, мг; 100 - переводной коэффициент.
Математическую обработку результатов проводили, применяя методы вариационной статистики. Достоверность отличий между показателями определяли с использованием t-критерия Стьюдента (р<0,05).
Результаты. При обработке материала в эксперименте с перфузией отделов пищеварительного тракта in vivo было установлено, что при введении в просвет тонкого и толстого кишечника контрольным животным 186,5 мкмоль К+содержание данного катиона в собираемом перфузате оказалось, соответственно, 144±5,1 и 131,8± 7,5 мкмоль. Снижение содержания калия в пересчете на 1 г сухого веса образцов составило: в тонком кишечнике - 1094,5±108,7; в дистальном отделе толстого кишечника - 1539,5±173,7 мкмоль. Известно, что содержание К+ в просвете кишечника зависит от соотношения абсорбции и секреции данного катиона эпителио-цитами [10]. Поэтому полученные результаты могут свидетельствовать, что в нормальных условиях как в тонком кишечнике, так и в ДОТК, вероятно, преобладает абсорбционный процесс. Анализ изменения содержания ионов К+ в пробах перфузата контрольных и экспериментальных животных, показал, что цеолитная диета весьма существенно влияет на транспорт ионов через кишечную стенку. Так, у крыс, получавших цеолиты, содержание калия в перфузате тонкого кишечника было в 2,8 раза выше, чем у контрольных животных. Аналогичная зависимость наблюдалась и в толстом кишечнике, где содержание К+ в перфузате было в 2 раза больше у животных, получавших цеолиты по сравнению с соответствующими показателями крыс контрольной группы (рис.1).
На следующем этапе работы мы постарались выяснить, влияют ли природные цеолиты на процессы активного транспорта калия в кишечнике. С этой целью была проведена серия экспериментов с перфузией отделов тонкого и толстого кишечника в норме и после введения в просвет желудочно-кишечного тракта блокатора - ор-тованадата натрия, ингибирующего работу всех АТФ, -зависимых транспортных систем [10]. Полученные результаты представлены на рис. 2. Как видно, применение ортованадата натрия в качестве блокатора у контрольных животных существенно снижало абсорбцию калия как в тонком, так и ДОТК. При этом абсорбция калия в тонком кишечнике снижалась в 2,5 раза, а в ДОТК
- в 2 раза. У животных, получавших в течение 7 дней цеолиты с пищей, подобного эффекта от использования блокаторов не наблюдалось. При этом отсутствие досто-
верных отличий мы наблюдали как в тонком кишечнике, так и в ДОТК.
Для выяснения, какие конкретно из АТФ-зависимых транспортных систем ответственны за снижение абсорбции калия в условиях цеолитной диеты, была проведена дополнительная серия экспериментов с использованием омепразола - блокатора Н/К-АТФазы [3]. Полученные результаты представлены на рис. 3. Как видим, из рисунка, использование омепразола значительно снижает абсорбцию калия из просвета кишечника у контрольных животных. Данный эффект хорошо выражен и отмечается как при перфузии тонкого кишечника, так и ДОТК. Однако у животных, получавших цеолитную диету и уже имеющих пониженный уровень абсорбции калия, использование омепразола не оказало дополнительного влияния на содержание калия в просвете кишечника. Эти факты, на наш взгляд, могут свидетельствовать о том, что влияние цеолитов на транспорт калия в кишечнике реализуется за счет подавления активности Н/К-АТФазы эпителиоцитов кишечника.
Влияние ПЦ на процессы в организме часто связывают с их ионообменными и сорбционными свойствами [2, 8], в результате чего, по мнению авторов, в организм поступают различные соединения, которые включаются в обмен веществ. Кроме того, соединения поступившие в цеолитный каркас, могут выводиться из организма [1, 8]. В настоящем исследовании процессы транспорта калия в кишечнике были изучены после удаления цеолитов вместе с химусом из просвета кишечника. Поэтому изменения содержания калия в перфузате опытных (получавших цеолит) животных не могут быть объяснены как результат ионообменных реакций на цеолите или следствие сорбционных процессов на цеолитном каркасе.
Полученные данные свидетельствуют о том, что под влиянием ПЦ изменяются процессы транспорта калия в эпителиоцитах кишечника, что приводило к снижению его переноса через кишечную стенку. Эксперименты с использованием блокаторов показали, что изменение транспорта связано с изменением работы АТФ-зависи-мых транспортных систем в целом, а использование омепразола позволило конкретизировать участие в данной физиологической реакции Н/К-АТФазы.
Общеизвестно, что содержание калия в просвете кишечника зависит не только от абсорбции, но и от уровня его секреции в просвет кишечника. Результаты экспериментов с использованием камеры Юссинга [4] показали, что в присутствии ПЦ процессы секреции (серозомукоз-ный перенос) меняются незначительно, в то время как интенсивность абсорбции существенно снижается. Исходя из этого, мы можем утверждать, что под влиянием ПЦ снижается активность АТФ-зависимых транспортных систем, обеспечивающих мукозосерозный перенос калия, т.е. его абсорбцию в кишечнике. Каким образом ПЦ ингибируют апикальные К-АТФазы - требует дальнейшего изучения.
Выводы. Использование природных цеолитов Ши-выртуйского месторождения в качестве пищевой добавки уменьшает абсорбцию калия в кишечнике крыс.
Снижение абсорбции калия в кишечнике крыс в условиях цеолитной диеты происходит в результате подавления активности К+-АТФ-зависимых транспортных систем.
EFFECT OF NATURAL ZEOLITES ON К TRANSPORT IN THE RAT GUT
A.D. Gerasev, S.N. Lukanina, G.A. Svyatash, L.E. Panin, R.I. Aizman
Effects of zeolites as a food supplement have been studied on Wistar rats in vivo perfusion experiments. It has been found that zeolites decrease the K+ absorption in the gut. This effect was due to inhibition of ATP-dependent transporting systems in epithelyocytes, mainly the apical H+-K+-ATPase.
ЛИТЕРАТУРА
1. Айзман Р. И. Влияние цеолитов на водно-солевой обмен и функцию почек / Р.И. Айзман, А.Д. Герасев, Н.И. Петункин // Использование цеолитов в защите природной среды и человека. Новосибирск, 1993. С. 23-30.
2. БелицкийИ.А. Минералого-физико-химические свойства и биологическая активность цеолитсодержащих горных пород / И.А. Белицкий, Л.Е. Панин // Физико-химические и медико-биологические свойства природных цеолитов. Новосибирск, 1990. С. 5-13.
3. Боровец Е.Н. Возрастные особенности транспорта К+ в дистальном отделе толстого кишечника крыс / Е.Н. Боровец, Р.И. Айзман, А.Д. Герасев // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2000. Т. 86. № 1. С. 86-94.
4. Герасев А.Д. Особенности транспорта ионов К+ в кишечнике крыс при использовании природных цеолитов в качестве пищевой добавки / А.Д. Герасев, С.Н. Луканина, Р.И. Айзман//Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2003. Т. 89. № 8. С. 972-981.
5. Использование природных цеолитов при лечении детей с дисбактериозом кишечника / А.Д. Герасев Т.И. Ряби-ченко, Р.И. Айзман и др. // Детская гастроэнтерология Сибири. 2001. С. 98- 102.
6. Пат. №2135188 (РФ) Средство с регенераторно-восстановительным действием / Л.Е. Панин, И.О. Убашеев // Бюл. 1999.
7. Панин Л.Е. Природные цеолиты как лечебное средство / Л.Е. Панин // Консилиум. 2000. № 3. С. 6-9.
8. Паничев А.М. Литофагия в мире животных и человека / А.М. Паничев. М., 1990. 224 с.
9. El-Bishtawi R.F. Sorbtion kinetics of lead ions by zeolites tuff / R.F. El-Bishtawi, A.A. Ali // Environ. Sci. Health. 2001. Vol. 36. № 6. С. 1055-1072.
10. Ontogeny of K+ transport in rat distal colon / R. Aizman, G. Celsi, L.Grahnquist et al. // Am. J.Physiol. 1996. Vol. 271(2Pt1). Р. 268-274.
11. Ortatatli MAmeliorative effects of dietary clinoptilolite on patophysiological changes in broiler chickens during aflato-xicosis / M. Ortatatli, H. Ogus // Res. Vet. Sci. 2001. Vol. 71. № 1. С. 59-66.
