CC BY
20Ye.G.Dorkina, M.V.Gavrilin, S.Yu.Bokareva, L.A.Sadzhaya, A.Yu.Terekhov, Yu.A.Ogurtsov
INYESTIGATION OF EFFICACY OF USING THE PREPARATION «UROKAM» AT EXPERIMENTAL TOXIC AFFECTION OF KIDNEYS
«State Pharmaceutical Academy of Pyatigorsk», Ltd Company «NNP Kamelia»
In experiments on rats, investigations were conducted on nephrotoxic action of the preparation «Urokam» containing extracts from cowberry, bearberry and birch leaves and fenberry fruit jus. It was found out that a prophylactic application of «Urokam» leads to a significant cupping of nephrotoxic syndrome in kidneys affected by dichloride mercury. The efficacy of the syrup «Urokam» is much higher that that of the comparison preparation «phytolysine».
УДК 597.554.3: 577.17
Н.И.Силкина, В.Р.Микряков
ВЛИЯНИЕ СУБЛЕТАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ИОНОВ КАДМИЯ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА РЫБ
Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина РАН, пос. Борок Ярославской области
Показано, что сублетальные концентрации ионов кадмия приводят к повышению общих липидов, сдвигу ли-пидных фракций, активизации процессов перекисного окисления липидов и снижению антиоксидантов в сыворотке крови, тканях печени, селезенки и почек карпа. Показана зависимость исследованных показателей от вида ткани и времени экспозиции.
Ключевые слова: кадмий, карп, липиды, перекисное окисление липидов, антиокислительная активность.
Введение. Кадмий занимает среди тяжелых металлов одно из ведущих мест по степени токсичности для водных организмов, его поглощению из воды и накоплению в тканях [5, 14]. Негативное воздействие кадмия связано с его способностью повреждать клеточные мембраны, блокировать дыхательные процессы в митохондриях, сдвигать ионный гомеостаз, изменять эндокринную функцию, вызывать нарушения ряда функций и др. [11, 14, 15]. Ранее нами было показано, что воздействие кадмия приводит к токсическому поражению почек, образованию очаговых некрозов, изменению картины крови, появлению признаков вторичного иммунодефицита, изменению липидного обмена в тканях [4, 8]. Рыбы на воздействие неблагоприятных факторов среды реагируют усилением свободнорадикальных и перекисных процессов, снижением антиоксидантов, возникновением оксидативного стресса.
Несмотря на ряд работ, раскрывающих негативное влияние этого ксенобиотика на рыб, не ясен характер воздействия низких концентраций кадмия на липидный обмен иммунокомпе-тентных органов и тканей в условиях токсического стресса. При этом такая информация актуальна и необходима для экологического мониторинга и оценки состояния здоровья рыб.
Цель настоящей работы состояла в исследовании хронического действия сублетальных
концентраций ионов кадмия на количественный и качественный состав липидов, перекисное окисление липидов и общую антиокислительную защиту в иммунокомпетентных тканях.
Материал и методы исследования. Материалом для исследования служили годовики карпа средней массой 90 г. Эксперименты проводили в пластиковых аквариумах объемом 150 л, где создавались условия постоянного газового и температурного режима воды. Опытных рыб содержали в растворе соли Сё^03)2 в концентрации 5 мг/л по иону металла, что соответствовало 0,2 от установленной 96-час СЬ50, а контрольных — в аналогичных условиях в чистой воде. Раствор токсиканта меняли через день. Кормили рыб сухим гранулированным кормом 1 раз в сутки, исходя из массы тела и температуры воды по принятым в прудовом рыбоводстве нормам. Пробы от 5 особей отбирались через 1, 7, 14, 21 и 28 суток от начала опыта. Липиды из гомогенатов тканей экстрагировали общепринятым методом по Фолчу [12] и фракционировали методом тонкослойной хроматографии на силикагелевых пластинках «8ПиГо1». Об интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях судили по накоплению малонового диальдегида (МДА) [1]. По кинетике окисления восстановленной формы 2,6-дихлорфенолиндофенола кислородом воздуха в присутствии и отсутствии тканевых экстрактов устанавливали общую ан-
тиокислительную активность биологического материала (ОАА), отражающую содержание ан-тиоксидантов [6]. Данные обработаны статистически по программе «^а^Иса^ последующей оценкой различий при р > 0,05.
Результаты и обсуждение. В результате проведенных исследований установлено, что рыбы на воздействие ионов кадмия реагировали изменением темпов и направлением липидного обмена. Опытные рыбы отличались от контрольных уровнем содержания общих липидов (ОЛ), соотношением отдельных липидных фракций, интенсивностью ПОЛ и ОАА (табл. 1, 2). Пребывание рыб в воде, содержащей ионы кадмия, приводило к усилению интенсивности липидного обмена во всех исследованных тканях (табл. 1). В первую неделю экспозиции содержание ОЛ в тканях не изменилось, но после 7 суток экспозиции и до конца опыта содержание ОЛ достоверно превышало контроль в сыворотке крови, селезенке и почке, а в печени карпа данный показатель повысился на 14 сутки. Отмеченное повышение суммарных липидов в тканях отражает усиление уровня метаболических процессов организма опытных рыб и является ответной реакцией на загрязнение воды кад ми ем.
Усиление интенсивности липидного обмена сопровождалось нарастанием ПОЛ (табл. 1). хе-рез 1 сутки от начала затравки зафиксировано
снижение уровня МДА на 51,9% в сыворотке крови и на 63,7% — в печени, но через 7 суток содержание МДА возросло в сыворотке в 2 раза, а в печени — в 1,6 раза. При дальнейшей экспозиции карпа в растворе токсиканта показатели МДА в сыворотке и печени продолжали повышаться, достигнув максимального значения в сыворотке к концу опыта, в печени — на 21 сутки (соответственно в 2,8 и 1,9 раза выше нормы). В почке интенсивность перекисных процессов также усиливалась со временем пребывания в токсиканте; максимальный уровень МДА отмечен на 28 сутки. В селезенке интенсивность ПОЛ была меньше, чем в других тканях, максимум МДА отмечен к концу опыта. Накопление МДА в тканях показывает, что хроническое воздействие кадмия приводит к нарушению регуляции процессов перекисного окисления липидов и окислительному стрессу. ПОЛ, отражая накопление промежуточных и конечных метаболитов и физиологически активных интермедиаторов, свидетельствует об ответной защитной реакции организма на физиолого-биохимическом уровне на действие стрессорных неспецифичных для организма факторов [2, 18]. Развитие ПОЛ катализируется в основном разными формами активного кислорода: супероксидным и гидроксильным радикалами, синглетным кислородом, пероксидами. Причиной интенсификации ПОЛ в нашем опыте может быть как сни-
Таблица 1
Показатели липидов карпов при экспозиции в воде, содержащей ионы кадмия
Показатель Сутки Печень Почка Селезенка Кровь
К О К О К О К О
1 1430 1420 1100 1110 950 960 720 730
7 1470 1495 1000 1205* 960 1170* 700 810*
ОЛ, мг% 14 1480 1680* 1000 1250* 930 1180* 700 890*
21 1400 1710* 980 1170* 935 1050* 710 95*
28 1410 1680* 980 1150* 920 1220* 705 880*
1 6,77 4,31* 5,55 6,29 4,91 4,91 2,77 1,44*
7 6,88 10,81* 5,48 7,29* 4,98 5,03 2,76 5,44*
МДА, нмоль/г 14 6,73 12,77* 5,44 7,92* 5,03 5,24 2,54 6,23*
21 6,95 13,47* 6,14 8,44* 4,99 5,77* 2,49 6,78*
28 7,04 13,28* 6,06 8,99* 5,11 6,64* 2,51 7,14*
1 12,81 12,79 13,32 12,93 11,42 11,62 9,83 8,04*
7 12,84 13,42 12,84 14,98* 11,87 11,68 9,58 11,37
ОАА, л-мл'^мин"1 14 12,73 15,38* 12,91 16,34* 11,33 14,49* 9,39 15,44*
21 12,78 12,44 12,95 19,94* 11,73 15,07* 9,44 18,87*
28 12,79 16,21* 13,04 13,47 11,48 14,53* 9,35 18,44*
Примечание. К — контроль, О — опыт, * — достоверно относительно контроля при р > 0,05
Таблица 2
Липиды печени и сыворотки крови (в % от общих липидов) при экспозиции в воде,
содержащей кадмий
Ткань Сутки Ф X нэжк Т ЭС У
1 50,84 5,77 2,18 28,64 12,33 0,24
50,33 5,28 2,24 29,73 12,20 0,22
7 45,71 10,18* 6,14* 34,17* 3,61* 0,19
50,18 5,74 2,13 29,63 12,11 0,21
Печень 14 41,48* 10,18* 8,03* 36,18* 3,94* 0,19
50,06 5,07 2,31 29,44 11,81 0,31
21 42,77* 11,71* 8,13* 27,12* 10,13* 0,14
49,45 5,04 2,03 30,54 12,77 0,17
28 43,03* 11,81* 8,03* 23,17* 13,87 0,09
49,37 5,33 2,03 30,36 12,82 0,09
1 62,94* 9,01 7,27* 17,11 3,56* 0,11
60,41 9,77 5,07 16,07 8,55 0,13
7 63,11* 8,84 6,88* 17,81* 3,14* 0,22
60,99 9,11 4,84 15,87 9,06 0,13
Сыворотка крови 14 63,48* 9,13 7,16* 16,21 3,94* 0,08
60,52 9,66 4,97 15,92 8,84 0,09
21 55,11* 12,23* 8,17* 19,94* 4,44* 0,11
61,07 9,05 5,03 16,21 8,53 0,11
28 53,89* 13,22* 10,07* 19,88* 2,83* 0,11
61,14 9,37 5,29 16,27 7,79 0,14
Примечание. У — углеводороды, остальные обозначения — по тексту изложения. Над чертой — опыт, под чертой — контроль;* — достоверно относительно контроля при р > 0,05
жение активности антиоксидантных ферментов (глутатионпероксидазы, супероксиддисмутазы и др.), нейтрализующих образование активного кислорода метаболитов, так и усиление активности неферментных соединений, ответственных за образование перекисей и низкомолекулярных соединений, образующих при взаимодействии с радикалами малоактивные вещества (а-токоферола, в-каротина, глутатиона крови и др.). Окислительный стресс может вызываться также генерированием активных органических радикалов, происходящим при метаболизме кадмийсодержащих органических соединений
[11, 14, 16].
Усиление перекисеобразовательных процессов, свидетельствующее о нарушении окислительно-восстановительного баланса в иммуно-компетентных тканях, сопровождалось изменением интегрального показателя антиокислительной активности (ОАА). Наиболее сильные отклонения данного параметра отмечены в сыворотке крови и в печени, где наблюдали резкие скачки ОАА (табл. 1). херез 1 сутки ОАА в сыворотке была на 18,2% ниже нормы, затем в последующие сроки отмечено возрастание показателя, причем, на 21 и 28 сутки ОАА превышала контроль в 2 раза. ОАА в печени опытных
рыб на 1 и 7 сутки не отличалась от контроля, затем на 14 сутки — превысила норму на 20,8%, на 21 сутки — достигла контроля, а к 28 суткам — стала выше на 26,7%. Повышенный уровень интегрального показателя в почке карпа отмечен на 7, 14 и 21 сутки, а в селезенке — на 14, 21 и 28 сутки. Усиление активности интегрального антиокислительного показателя свидетельствует о снижении содержания в организме рыб структур, обладающих свойствами антиоксидантов и обеспечивающих эффективную детоксикацию продуктов ПОЛ [2, 13, 18]. При окислительном стрессе формируется ряд защитных реакций, в том числе антиоксидантной системы, направленных на поддержание функциональной активности клетки и нейтрализацию соединений, генерирующих активные формы кислорода. Наши данные согласуются с мнением ряда исследователей, показавших изменение (повышение или понижение) отдельных ферментов у рыб, оби таю щих в усло виях по вы шен ной ан -тропогенной нагрузки и в опытах. В частности, отмечено повышение активности одного из ключевых ферментов — супероксиддисмутазы и снижение ряда других ферментов [17].
Изменения в системе липидного метаболизма и окислительного гомеостаза рыб в нашем
опыте подтверждаются изменением качественного состава липидов тканей сыворотки крови и печени, перераспределением фракций липидов (табл. 2). Изменение фракционного состава липидов сыворотки крови уже в начале опыта, а в печени — только через неделю, вероятно, связано с участием буферных систем организма, поддерживающих гомеостаз липидов биологических мембран, поскольку к этой системе относится кровь (система межклеточного и межорганного транспорта липидов). В сыворотке крови в начале опыта содержание фосфолипи-дов (Ф) повысилось относительно контроля, а к концу эксперимента — снизилось; уровень энергетических триацилглицеринов (Т) и нена-сы щен ных не эс те ри фи ци ро ван ных жир ных ки -слот (НЭЖК) на протяжении опыта превышал норму, а эфиров стеринов (ЭС) — был ниже нормы; содержание холестерина (Х) превышало контроль на 21 и 28 сутки. В печени опытных рыб содержание Ф начиная с 7 суток до конца эксперимента было ниже контроля; уровень Т на 7 и 14 сутки превысил контроль, а затем понизился, причем, минимальный уровень этих запасных липидов отмечен на 28 сутки; относительное содержание Х и НЭЖК было повышенным во все сроки наблюдения; уровень ЭС на 7, 14 и 21 сутки — понижался, а на 28 сутки — недостоверно превысил контроль.
Известно, что адаптация рыб к токсическому фактору происходит на биохимическом уровне. Одним из способов реализации этого процесса является изменение количественных и качественных характеристик макромолекул, входящих в состав организмов. На уровне липидов преадаптация реализуется через количественную модификацию спектра этих веществ, осуществляемую путем накопления соединений, физико-химические свойства которых соответствуют негативным условиям среды обитания. Исследованиями установлено, что ответная реакция на токсическое воздействие кадмия на уровне липидного метаболизма у рыб реализуется через понижение Ф и Т и нарастание НЭЖК и Х. Высокая концентрация Ф вначале опыта в сыворотке крови, выполняющей важнейшие функции транспортировки энергетических, питательных и других веществ к органам и тканям, вероятно, обусловлена избыточным расходованием структурных липидов на нужды стрессиро-ванного организма, либо с увеличением синтеза Ф из-за недостаточного образования или поступления в печень рыб липотропных веществ (хо-лин, ме тио нин), по сколь ку при их де фи ци те значительно снижается синтез Ф из нейтрального жира. Ф, осуществляющие в клетке важнейшую барьерную функцию, и Х, определяю-
щий микровязкость мембран, являются основными компонентами биологических мембран, и изменение их количественного соотношения при во дит к из ме не нию про ни ца емо сти мем -бран. Кроме того, не исключено, что повышение содержания Х обусловлено активизацией образования кортикостероидных гормонов (гормонов стресса) интерреналовыми клетками надпочечников, поскольку известно, что Х служит общим предшественником стероидных гормонов и активно участвует в стероидогенезе кортикоидов [10]. Повышение энергетических Т в крови связано с активацией их синтеза из предшественников, в то время как в печени наблюдается их дефицит, свидетельствуя о развитии стресс-реакции и переключении метаболизма в печени на расходование запасных веществ. Липиды крови, как известно, участвуют в функционировании иммунной системы рыб [3, 7]. Снижение уровня Ф в крови к концу опыта, видимо, обусловлено изменением структурной организации мембран элементов белой крови либо уменьшением числа последних [4]. Повышение уровня НЭЖК в крови, являющееся одним из механизмов активации лимфоцитов [9], характеризует увеличение жидкостности мембран, а также включение НЭЖК в мембраны лимфоцитов. Отмеченные изменения липидов необходимы для адаптивного повышения функциональной активности мембран, и в частности, иммунологического реагирования в ответ на токсическое воздействие.
Заключение. Обнаруженные изменения интенсивности обмена липидов в организме подопытных рыб, характеризующиеся перераспределением липидных фракций и изменением окислительно-восстановительного баланса, усилением свободнорадикальных и перекисных процессов и снижением структур антиокси-дант ной за щи ты в им му но ком пе тент ных тка -нях, специфичны для реакции рыб на стресс. На первых этапах экспозиции рыб в растворе токсиканта, соответствующей стадии тревоги, исследуемые показатели в тканях рыб существенных изменений не претерпевают; затем с увеличением времени пребывания в токсиканте усиливаются темпы нарастания МДА, происходит дестабилизация липидных фракций, а ОАА снижается; затем активность ПОЛ и ОАА достигает максимума, качественный состав липидов перераспределяется, в тканях развиваются деструктивные процессы, свидетельствуя о последней стадии развития общего адаптационного синдрома. Материалы исследований могут быть использованы при оценке влияния токси-кан тов на со стоя ние рыб, а ис поль зо ван ные по -казатели — как биомаркеры.
Список литературы
1. Андреева Л.И., Кожемякин Н.А. Кишкун A.A. //Лаб. дело, 1988. - № 11. - С. 41-43.
2. Грубинко В.В., Леус Ю.В. // Гидробиол. журн., 2001. - Т. 37. - № 1.- С. 64-78.
3. Микряков В.Р. Закономерности формирования приобретенного иммунитета у рыб. - Рыбинск, 1991. - 154 с.
4. Микряков В.Р., Балабанова Л.В. и др. Реакция иммунной системы рыб на загрязнение воды токсикантами и закисление среды. - М.: Наука, 2001. -126 с.
5. Перевозников М.А., Богданова Е.А. Тяжелые металлы в пресноводных экосистемах. - СПб.: ГосНИОРХ, 1999. - 228 с.
6. Семенов В.Л., Ярош А.М. // Укр. биохим. журн., 1985. - Т. 57. - № 3. - C. 50-52.
7. Силкина Н.И. Сезонная динамика липидов сыворотки крови и ее связь с иммунологической реактивностью рыб / Автореф.дис...канд. биол. наук. - М., 1988. - 17 с.
8. Силкина Н.И., Микряков В.Р. // Проблемы охраны здоровья рыб в аквакультуре. Ма-тер.конф. - М, 2000. - С. 112-113.
9. Ситковский М.В. // Итоги науки и техники. Сер. биол. Химия, 1979. - Т. 13. - 451 с.
10. Шрейбер В. Патофизиология желез внутренней секреции. - Прага, 1987. - 493 с.
11. Di Giulio R.T., Washburn P.C. et al. //Environ. Toxicol. And Chem., 1989. - V. 8. - P. 11031123.
12. Folch J., Lees M, Stenley G.N. // J. Biol. Chem., 1957. - V. 226. - № 3. - P. 497-09.
13. Fiho W.D. // Braz. J. Med. and Biol. Res., 1996. - V. 29. - № 12. - P. 1735-1742.
14. Ricard A.C., Daniel C. et al. // Environ. Con-tam. and Toxicol., 1998. - V. 34. - № 4. - P. 377381.
15. Romeo M., Bennani N. et al. // Aqual. Toxicol., 2000. - V. 48. -№ 2-3. P. 185-194.
16. Shaffi S.A., Manohar Y.R. et al. // Physiol. Res., 1999. - V. 48. - № 3. - P. 221-226.
17. Sole M., Porte C., Abaiges F. // Sci. TotalEn-vir., 1995. - V. 159. - P. 147-153.
18. Winston G.W. //Compar.biochem. andPhys-iol., 1991. -V. 100. - № 1-2. - P. 173-176.
Материал поступил в редакцию 13.05.05.
N.I.Silkina, V.R.Mikryakov
INFLUENCE OF SUB-LETHAL CONCENTRATIONS OF CADMIUM IONS ON SOME PARAMETERS
OF LIPID EXCHANGE IN FISH
I.D.Papanin Institute of Inland Waters Biology, Russian Academy of Sciences, settlement Borok, Yaroslav Region
Experimental data are reported on influence of sub-lethal concentrations of cadmium ions on fish. It leads to the increase of common lipids, shift of lipid fractions, activation of the process of lipid peroxidation and decrease of antioxidants in blood serum and tissues of liver, spleen and kidneys in carps. The dependence of indicators under investigation on the type of tissue and exposure time was shown.
УДК [615.31:546.3].099.015.1:615.357.814.3
К.С.Эльбекьян*
ВЛИЯНИЕ МЕЛАТОНИНА НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТОКСИЧНОСТИ
СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ВНУТРИБРЮШИННОМ ВВЕДЕНИИ КРЫСАМ
Ставропольская государственная медицинская академия
Эпифизарный гормон мелатонин, за счет своих антиоксидантных и хелатирующих свойств, способен ослаблять определенные сдвиги биохимических показателей периферической крови крыс, вызываемые действием комплекса солей тяжелых металлов.
Ключевые слова: тяжелые металлы, антиоксидантная система, мелатонин.
Введение. Учитывая все возрастающие масштабы применения металлсодержащих ксенобиотиков, их высокую токсичность, способ-
* Фрагмент диссертационной работы
ность накапливаться в организме человека, оказывать вредное влияние даже в сравнительно низких концентрациях, данные химические загрязнители среды должны быть отнесены к числу важнейших [4].
