Научная статья на тему 'Влияние соединений ртути на уровень свободнорадикального окисления'

Влияние соединений ртути на уровень свободнорадикального окисления Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY-ND
71
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние соединений ртути на уровень свободнорадикального окисления»

ВЛИЯНИЕ СОЕДИНЕНИЙ РТУТИ НА УРОВЕНЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ

М.Е. Кубракова

ГОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет Росздрава»

Как известно, загрязнение окружающей среды ртутью, в частности ее органическими производными, является одной из актуальных проблем, так как и сам металл и его производные являются высокотоксичными соединениями. Они поступают в окружающую среду в результате антропогенной деятельности или образуются в реакциях биохимического алкилирования из неорганических соединений. Соединения ртути применяются в различных отраслях хозяйственной деятельности человека, что является существенным фактором загрязнения экосистем. Источником органических и неорганических соединений ртути служат производства, связанные с обогащением руд, изготовлением красителей, фармацевтических препаратов, ртутных батарей, термометров, манометров и т. д.

В связи с вышеизложенным представляется актуальным изучить на молекулярном уровне влияние соединений ртути, которые являются аналогами природных соединений, на изменение свободнорадикальных процессов (СРП), состояния мембран клеток, продукции пероксинитрита и его производных, сравнить действие органической соли ртути и металлоорганического производного на вышеперечисленные процессы и установить степень выраженности изменений при действии этих соединений в концентрациях, не вызывающих и вызывающих клинические проявления ртутной интоксикации.

Экспериментальное исследование было проведено на 180 белых беспородных крысах обоего пола. Животным внутрижелудочно вводили водные растворы исследуемых веществ. В эксперименте использовали органическую соль - ацетат ртути и металлоорганическое соединение - нитрат метилртути в двух концентрациях: 0,3 мг/кг - доза, не вызывающая клинических проявлений ртутной интоксикации (субклиническая концентрация), и 0,75 мг/кг -доза, вызывающая клинические признаки ртутной интоксикации (клиническая концентрация).

Для проведения эксперимента животные были разделены на подгруппы: контрольную и две опытные. Опытные группы, в свою очередь, были разделены на четыре подгруппы. Контрольной группе животных вводили дистиллированную воду. Опытной группе I вводили ацетат ртути, опытной группе II -нитрат метилртути. Первая и третья подгруппы получали субклиническую концентрацию вещества, вторая и четвертая - клиническую концентрацию. Взятие материала производили через 24 ч у животных первой и второй подгруппы (1-е сутки, что соответствует первому ответу организма на действие соединений ртути), через 120 ч у третей и четвертой подгруппы (5-е сутки, когда происходит практически полное перераспределение токсикантов в органах и тканях организма). Объектом исследования служила плазма крови.

Исследовали СРП с помощью следующих биохимических методик: Н2О2-люминолзависимая хемилюминесценция (ХЛ) по методике В.А. Шестакова (1979); оценка высоты быстрой вспышки - ХЛ (Н) и светосуммы свечения -ХЛ (Бш); количество диеновых коньюгатов (ДК) спектрофотометрическим методом И.Д. Стальной (1977); малоновый диальдегид (МДА) по методу И.Д. Стальной (1997); шиффовы основания (ШО) по методу Б1Шаек (1973); суммарная пероксидазная активность (СПА) методом А. А. Покровского (1969); содержание внеэритроцитарного гемоглобина (ВЭГ) гемоглобинцианидным методом; содержание пероксинитрита (ОКООН) и продуктов метаболизма оксида азота - нитротирозина (КОТир) и нитроглутатиона (ГБКО) спектрофотометрическим методом И.И. Лобышевой (1999). Результаты проведенных исследований представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Изменение биохимических показателей при действии ацетата ртути

Показатель Контроль Субклиническая концентрация Клиническая концентрация

на 1-е сутки на 5-е сутки на 1-е сутки на 5-е сутки

ХЛ (Н), мм 75,50 ± 5,16 94,67 ± 8,37 86,10 ± 8,42 92,90 ± 6,75 81,20 ± 3,68

ХЛ (Бш), отн.ед ХЛ за 100 с 295,2 ± 15,5 413,9 ± 57,9 286,5 ± 26,3 368,4 ± 25,1 292,7 ± 17,3

ДМ/мл 10,15 ± 0,37 12,12 ± 0,63 21,09 ± 1,35 16,24 ± 0,65 21,32 ± 2,09

МДА, нМ/мл 21,99 ± 0,79 26,21 ± 1,43 34,06 ± 3,22 31,34 ± 1,48 31,70 ± 1,44

ШО, ед. фл./мл 0,70 ± 0,05 1,05 ± 0,06 0,87 ± 0,06 1,57 ± 0,08 0,67 ± 0,04

СПА, усл. ед/мл 5,14 ± 0,43 6,81 ± 0,82 6,35 ± 0,72 11,48 ± 1,86 7,27 ± 0,64

ВЭГ, мкМ/л 4,58 ± 0,54 7,15 ± 0,37 5,61 ± 0,29 7,23 ± 0,24 6,72 ± 0,30

ОКООН, нМ/мг белка 91,36 ± 2,11 93,23 ± 2,06 87,58 ± 2,26 132,8 ± 4,63 109,9 ± 5,91

ГБКО, нМ/мг белка 47,11 ± 3,05 52,88 ± 2,68 55,39 ± 2,50 105,2 ± 8,47 73,85 ± 2,83

КОТир, нМ/мг белка 5,12 ± 0,26 5,47 ± 0,27 7,81 ± 0,52 14,14 ± 0,93 11,52 ± 0,64

Таблица 2. Изменение биохимических показателей при действии нитрата метилртути

Показатель Контроль Субклиническая концентрация Клиническая концентрация

на 1-е сутки на 5-е сутки на 1-е сутки на 5-е сутки

ХЛ (Н), мм 75,50 ± 5,16 108,8 ± 11,73 106,9 ± 8,54 103,40 ± 9,15 86,10 ± 3,14

ХЛ (8ш), отн.ед ХЛ за 100с 295,2 ± 15,5 436,3 ± 45,20 363,8 ± 41,46 382,90 ± 39,95 289,0 ± 28,72

ДК, нМ/мл 10,15 ± 0,37 14,54 ± 0,69 27,74 ± 1,97 12,18 ± 1,05 34,68 ± 2,05

МДА, нМ/мл 21,99 ± 0,79 27,93 ± 1,24 32,40 ± 1,53 25,98 ± 0,55 30,23 ± 1,09

ШО, ед. фл./мл 0,70 ± 0,05 1,04 ± 0,07 0,72 ± 0,04 1,03 ± 0,10 0,80 ± 0,04

СПА, усл. ед/мл 5,14 ± 0,43 12,01 ± 2,03 13,30 ± 1,16 11,47 ± 1,97 12,43 ± 0,54

ВЭГ, мкМ/л 4,58 ± 0,54 6,72 ± 0,49 7,27 ± 0,35 8,18 ± 0,50 5,93 ± 0,26

ОШОН, нМ/мг белка 91,36 ± 2,11 127,4 ± 3,41 111,20 ± 1,63 107,65 ± 1,43 101,24 ± 3,62

нМ/мг белка 47,11 ± 3,05 95,26 ± 4,24 65,08 ± 2,66 66,14 ± 3,42 59,80 ± 4,31

нМ/мг белка 5,12 ± 0,26 12,99 ± 0,83 9,75 ± 0,68 8,80 ± 0,80 9,67 ± 0,77

Установлено, что при внутрижелудочном введении обоих токсикантов в живом организме происходит достоверная активация свободнорадикаль-ного окисления (СРО). Стимулирование процессов СРО при попадании в организм соединений ртути происходит при повышении генерации АФК -супероксид иона (О2^-) и свободного гидроксильного радикала (ОН), что подтверждается достоверными изменениями Н2О2-люминолиндуцирован-ной ХЛ, которая в основном отражает уровень О2- и ^ОН-радикалов и скорость липидной пероксидации в изучаемом биологическом материале [1]. Интенсификацию перекисного окисления отмечали при действии обоих токсикантов, но при действии нитрата метилртути эти показатели были достоверно в 2 раза выше, чем при действии ацетата ртути, что подтверждает данные о более выраженных токсических свойствах металло-органического производного ртути [2]. Что касается действия токсиканта в концентрации, не вызывающей клинические проявления, и в дозе, когда мы отмечали признаки ртутной интоксикации, то оказалось, что как низкая, так и высокая концентрация токсиканта примерно в равной степени активировали процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ).

Анализируя содержание продуктов ПОЛ отмечали, что при действии ацетата ртути содержание ДК в плазме крови, по сравнению с другими продуктами ПОЛ, было максимально. Закономерная картина происходила как при введении субклинической, так и клинической концентрации ацетата ртути, но образование продуктов ПОЛ при действии субклинической концентрации было примерно в 2,5 раза меньше. На наш взгляд, интенсивность образования продуктов ПОЛ была равнозначной при

действии обеих концентраций нитрата метилртути, но имело место более быстрое перераспределение продуктов ПОЛ в клеточные структуры при введении высокой концентрации металлоорганического производного ртути.

Для стабильности и нормального функционирования биомембран важнейшим условием является стационарность процессов СРО. Проведенное исследование свидетельствует о достоверном нарушении стабильности мембран эритроцитов при действии соединений ртути, о чем говорит значительное повышение уровня СПА и ВЭГ в плазме крови, которые рассматриваются как чувствительные показатели стабильности мембран клеток. Хотелось бы отметить, что при действии ацетата ртути в концентрации, не вызывающей признаки интоксикации, происходит достоверное изменение структурного состояния мембран клеток, а при действии большей концентрации ацетата ртути эти изменения происходят примерно в 4 раза более интенсивно. Что касается действия нитрата метилртути, то действие как высокой, так и низкой концентрации оказывало даже более значительные изменения структурного состояния мембран по сравнению с действием клинической концентрации ацетата ртути.

Наряду с биохимическими показателями, отражающими уровень СРО в живом организме, было проведено определение показателей обмена монооксида азота ("МО), который в физиологических концентрациях играет ключевую роль во многих биохимических процессах [3]. В больших концентрациях "КО является токсичным для клеток из-за действия на Бе-и Си-содержащие ферменты. Существенное цитотоксическое действие "КО обусловлено реакцией с супероксид ионом. В результате реакции образуется пероксинитрит (высокореакционное соединение), который в кислой среде диссоциирует с образованием гидроксильного радикала. А при восстановлении пероксинитрита образуется нитрозопероксикарбонат, который способен осуществлять реакцию нитрования тирозина в белках, что приводит к изменению конформации белковой молекулы, а также к одно- и двунитевым разрывам ДНК. Эти эффекты пероксинитрита приводят к активации СРО и необратимым молекулярным изменениям. В результате выполненных исследований установлено, что при действии токсикантов происходит достоверное увеличение продукции пероксинитрита и его производных, как при действии ацетата ртути, так и нитрата метилртути, во всех исследованных концентрациях.

Таким образом, при действии метилртутного производного наблюдается более быстрый и значительно выраженный токсический эффект, по сравнению с органической солью ртути. Достоверные изменения биохимических процессов наблюдаются независимо от концентрации токсикантов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Владимиров Ю.А. Активированная хемилюминесценция и биолюминесценция как инструмент в медико-биологических исследованиях //Соросов-ский образовательный журнал. 2001. Т. 7. № 1. С. 16-23.

2. Осипова В.П. Изучение механизма действия органических производных ртути на объекты окружающей среды: Автореф. дис... канд. хим. наук. Российский гос. ун-т нефти и газа. М., 2000. 24 с.

3. Северин Е.С. Биохимические основы патологических процессов.М.: Медицина, 2000. 304 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.