CC BY
22
УДК 546.15:022.532:612.44 Долайчук О. П., к. б. н., Федорук Р. С., д. вет. н., професор, членкор НААН
Ковальчук I. I., к. вет. н., с. н.с., Кропивка С. И., к. с.-г. н., с. н.с.,
Цап М. М., к. с.-г. н. © E-mail: Dolaychuk@gmail.com Incmumym б1ологИ'тваринНААН, м. Львгв, Украгна
ВПЛИВ УВЕДЕННЯ ЙОДУ ДО РАЦЮНУ САМОК I САМЦ1В ЩУР1В НА Ф13ЮЛОГ1ЧН1ПОКАЗНИКИ ОРГАН13МУ I Г1СТОЛОГ1Ю ЩИТ0П0Д1БН01 ЗАЛОЗИ
У cmammi наведет результаты доелгдження гематолог1чних та ¡мунобюлог1чних показникгв, aKmuenocmi фермент1в антиоксидантного захисту, а також ¿iстолог1чног структуры щитопод1бног залози щур1в за умов введения до рацюну наноакваг1драту йоду. У доелгдженнях використана пром1жна сполука - наноаквахелат йоду, що буе отриманий методом нанотехнологт. Встановлено, що випоювання водного розчину Йоду позитивно впливае на еритропоез i характеризуешься зростанням aKmuenocmi антиоксидантних фермент1в i eMicmy циркулюючих iмунних комплексе та молекул середньог маси у ф1зюлог1чних межах, що може ceidnumu про вищу iмунобюлог1чну реактившетъ оргашзму щур1в доелгдних груп. Отримат дат щодо ¿¡стологчног характеристики щитопод1бног залози евгдчатъ про краще виражену ф1зюлог1чну структуру даного органа в тварин доелгдноггрупи, яким випоювали розчин Йоду. Bidcymmcmb м1жгрупових eiposidnux змт коефщент1в маси enympimnix оргатв вказуе на нетоксичтстъ впливу випоювання водного розчину Йоду, виготовленого методом нанотехнологт, у застосоватй do3i як для самок, так i для самщв щур1в.
Ключов1 слова: щури, кров, тканини, наноаквахелат йоду, молекули середньог маси, циркулююч1 iмунт комплекси, ам1нотрансферази, ферменти антиоксидантного захисту, г1столог1я щитопод1бногзалози.
УДК 546.15:022.532:612.44
Долайчук О. П., Федорук Р. С., Ковальчук И. И., Кропивка С. И., Цап М.М.
Институт биологии животных НААН
ВЛИЯНИЕ ВВЕДЕНИЯ ИОДА В РАЦИОН САМОК И САМЦОВ КРЫС НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОРГАНИЗМА И ГИСТОЛОГИЮ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
В статье приведены результаты исследования гематологических и иммунобиологических показателей, активности ферментов антиоксидантной защиты, а также гистологической структуры щитовидной железы крыс при введении в рацион наноаквагидрата иода. В исследованиях использовано промежуточное соединение - наноаквахелат иода, который был получен методом нанотехнологий. Установлено, что выпойка водного раствора Иода положительно влияет на эритропоэз и характеризируется повышением активности антиоксидантных ферментов и содержания циркулирующих
© Долайчук О. П., Федорук Р. С., Ковальчук I. I., Кропивка С. Й., Цап М., 2014
106
иммунных комплексов и молекул средней массы в физиологических пределах, что может свидетельствовать о высшей иммунобиологической реактивности организма крыс опытных групп. Полученные данные о гистологической характеристике щитовидной железы свидетельствуют о более выраженной физиологической структуре данного органа у самцов опытной группы, которым выпаивали водный раствор Иода. Отсутствие междугрупповых достоверных изменений коэффициентов массы внутренних органов указывает на нетоксичностъ водного раствора Иода изготовленного методом нанотехнологий, в использованой дозе как для самок, так и для самцов крыс.
Ключевые слова: крысы, кровь, ткани, наноаквахелат иода, молекулы средней массы, циркулирующие иммунные комплексы, аминотрансферазы, ферменты антиоксидантной защиты, гистология щитовидной железы.
UDC 546.15:022.532:612.44
Dolaychuk O. P., Fedoruk R. S., Kovalchuk I.I., Kropyvka S. I., Tsap M.M.
Institute of animal biology NAAS
PHYSIOLOGICAL DATA AND HISTOLOGY OF THE THYROID GLAND OF THE FEMALE AND MALE RATS UNDER CONDITIONS OF
WATERING IODINE
The article presents results of the study of immunological and hematological parameters, antioxidant enzyme activity and histological structure of the thyroid gland of rats under conditions of nutritional intervention of iodine nanoaquachelate. Intermediate compound received by nanotechnology - iodine nanoaquachelate, was used in research. It has been established that the watering aqueous solution of iodine, has a positive effect on erythropoiesis, increases activity of antioxidant enzymes and content of circulating immune complexes, the average molecular weight in the physiological range, which may indicate a higher immunological reactivity of rat experimental groups. The data of thyroid gland histological characteristics indicate betterly expressed physiological structure of this organ in animals of the experimental group who were watered with iodine solution. Absence of significant intergroup difference of indexes mass of internal organs indicates non toxicity of watering iodine aqueous solution, produced by nanotechnology, in the applied dose for both females and for male rats.
Keywords: rats, blood, tissue, iodine nanoaquachelate, average molecular mass, circulating immune complexes, aminotransferases, antioxidant enzymes, histology of the thyroid gland.
Йод e найважлившим компонентом у формуванш гормошв щитопод1бно! залози, яю в свою чергу е бюрегуляторами метабол1зму та багатьох життевих функцш оргашзму людини i тварин. Серед даних л1тератури е нимало свщчень, що Иод безпосередньо може покращувати функцюнальний стан низки оргашв, яю здатш накопичувати Иод. Серед них в першу чергу визначають щитопод1бну, молочну та передм1хурову залози i потенцшно — тканини пщшлунково! залози, шлунка i нервово! системи. Иод може характеризуватися як антиоксидантною, так i прооксидантною д1ею, змшювати ¿мунобюлопчну реактившсть оргашзму. Цей мжроелемент вдаграе важливу роль у апоптоз1, позитивно впливае на л1кування доброяюсних i канцерогенних патолопчних новоутворень [1]. Незважаючи на значне напрацювання з вивчення рол1 Иоду в
107
орган1зм1, дефщит даного мжроелемента залишаеться одшею з найбшьш важливих проблем охорони здоров'я в усьому CBiTi, i, за оцшками експерт1в, 2,2 мшьярда людей живуть в йододефщитних районах [2]. 3 бюлопчно! точки зору, для поповнення нестач1 цього елемента, краще використовувати продукта харчування тваринного походження, в яких Иод знаходиться у склад1 оргашчних сполук, засвоених i трансформованих у тканини оргашзмом тварин. Високою ефектившстю характеризуються казе!нов1 та rnmi природш бшков1 комплекси йоду. Актуальним залишаеться питания забезпечення ефективно! та економ1чно! добавки Иоду для охорони здоров'я в багатьох крашах. Досягнення у галуз1 нанотехнологш, зокрема розроблення методу електро1мпульсно! аквананотехнологи, дае змогу синтезувати сполуки Иоду у бюдоступнш форм1, зокрема у вигляд1 наноаквахелату, з перспективою в подальшому отримання оргашчних сполук, що мютять Иод. Однак з урахуванням змши властивостей сполук, що перебувають у наносуспенз1ях, вплив таких розчишв на оргашзм людини i тварин потребуе ретельного вивчення, що i обумовило виб1р напряму наших дослщжень.
Матер1али i методи. Дослщження проведен! в умовах в1варш 1нституту бюлоги тварин НААН на дорослих самках та самцях, роздшених на 4 групи. Контрольш I та III групи — самщ та самки вщповщно, утримувалися на стандартному ращош. Тварини И (самщ), та IV (самки) дослщних ^груп одержували кр1м стандартного ращону з питною водою розчин Иоду, виготовленого методом нанотехнологп [3], з розрахунку 125 мкг/кг м.т., або 25 мкг /твар./добу протягом 70 д1б.
За перюдами дослщжень контролювалися показники маси тша самщв i самок (до початку - 4-й мюяць життя та на 5 i 6 мюяцях життя). У Bin;i 6-ти мкящв щур1 пщдавалися евтанази та наступит декаттаци для вщбору кров1 та тканин для ф1зюлого-бюх1м1чних дослщженнь з визначенням морфомасометричних показниюв i'xHix внутршшх оргашв. Евтаназш проводили пщ легким еф1рним наркозом, без порушень норм гуманного поводження з лабораторними тваринами, з врахуванням загальноприйнятих бюетичних норм i дотримання м1жнародних положень стосовно проведения експериментальних po6iT [4]. Отриманий цифровий матер1ал опрацьовано методом вар1ацшно1 статистики з використанням критерш Стьюдента. Розраховувалися середш арифметичш величини (М) та похибки середшх арифметичних величин (±m). Змши вважалися в1рогщними за Р<0,05. Для розрахунюв використана комп'ютерна програма Excel. У кров1 дослщжувалася кшьккть еритроцит1в, концентрация гемоглобшу, загального бшка, молекул середньо! маси (МСМ) i циркулюючих ¿мунних комплекав (Ц1К), актившсть каталази, супероксиддисмутази (СОД), глутатюнпероксидази (ГП), АсАТ, АлАТ, а також були взят1 зразки тканини щитопод1бно! залози для проведения пстолопчних дослщжень [5] i визначеш коефщенти маси внутршшх оргашв [6].
Результата дослщжень та ix обговорення. Випоювання розчину Иоду самцям i самкам щур1в протягом 70 дшв показало пщвищення у !хнй кров1 р1вня гемоглоб1ну та кшькост1 еритроцит1в (табл. 1). Зокрема, для самщв щур1в концентрация гемоглобшу зростала на 3,2 % 3i збшьшенням кшькост1 еритроцит1в на 6,9 % пор1вняно до контролю. В той час як для самок щур1в щ показники зростали на 7,0 та 3,5 % вщповщно. 3 джерел лп-ератури вщомо, що основний вплив Иоду вщбуваеться через його життево важливу роль як компонента тиреощних гормошв. Тиреощш гормони в свою чергу стимулюють
108
еритропоез через тдвищення секреци еритропоетину. Цей вплив може зумовлювати зростання кшькост1 еритроцит1в та вмюту гемоглобшу у кров1 як самщв, так \ самок щур1в дослщних груп [7-9].
Таблиця 1
ГематолоНчш показники самщв та самок щур1в за випоювання
розчину Иоду (М±т, п=4)
Група Гемоглобш, г\л Еритроцити, Т/л
I 136,6±3,99 5,8±0,22
II 141,0±4,37 6,2±0,08
III 129,4±1,32 5,7±0,10
IV 138,5±3,13 5,9±0,14
Дослщженнями встановлено, що випоювання самцям та самкам щур1в розчину Иоду призводило до пщвищення у !хнш кров1 р1вня молекул середньо! маси та циркулюючих ¿мунних комплекЫв. Зокрема, концентрация Ц1К та МСМ в1рогщно зростала на 24,7 та 22,9 % вщповщно у кров1 самщв (табл. 2). Под1бш результата були отримаш й у дослщженш р1вня Ц1К та МСМ у кров1 самок щур1в. Так, 1х концентрация зростала вщповщно на 49,4 та 20,7 % (Р<0,01) пор1вняно до контролю. Так1 змши зумовлеш швидше за все вищою актившстю ¿мунно! системи оргашзму щур1в дослщних груп. Така д1я розчину Иоду на оргашзм тварин опосередковуеться через вплив гормошв щитопод1бно! залози, яю проявляють сильну ¿муномоделюючу д1ю. Зокрема, впливають на диференщащю В кл1тин, продукщю антитш та функцп Т-кл1тин [10, 11]. В той час як р1вень загального бшка у кров1 щур1в дослщних груп залишався на р1вш контрольно! групи як для самщв, так I для самок.
Таблиця 2
1мунобшлоНчш показники кров! самщв 1 самок щур1в за випоювання
розчину Йоду (М±т, п=4)
Група Ц1К, од. екстинцп МСМ, г/л Загальний бшок, г/л
I 26,7±0,88 0,374±0,016 63,1±0,74
II 33,3±0,75** 0,460±0,016** 65,7±0,91
III 25,3±1,89 0,376±0,006 72,0±1,06
IV 37,8±1,70** 0,454±0,020** 72,3±0,27
Примггка: у цш та наступних таблицях р1зниця статистично в1ропдна пор1вняно з
першою групою * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
За даними л1тератури Иод сприяе нейтрал1зацп вшьних радикал1в \ виконуе антиоксидантну функщю [12]. Результати наших дослщжень показали, що випоювання наноаквахелату йоду зумовлюе пщвищення каталазно!, супер оксиддисмутазно! та глутатюнпероксидазно! активное^ кров1 тварин дослщних груп (табл. 3). Зокрема, р1вень каталазно! активное^ кров1 самщв \ самок, яким випоювали розчин Иоду, зростав на 5,1 та 3,8 % вщповщно пор1вняно до контролю. В той час як ГП-на актившеть кров1 тварин зростала на 4,1 % для самщв ¿на 5,8 % для самок щур1в пор1вняно до цього показника для щур1в контрольно! групи. Менш вираженим був вплив Иоду на СОД-ну
109
актившсть кров! щур1в. Це узгоджуеться з даними л1тератури щодо синерпчно!
Иоду з актившстю пероксидаз, що в свою чергу призводить до пщвищення антиоксидантного статусу кл1тин { оргашзму в цшому [12]. Тенденщя до вищо! активност! антиоксидантних ферменив, поруч ¿з пщвищенням вмкту циркулюючих ¿мунних комплекЫв \ молекул середньо! маси в кров! у ф!зюлопчних межах, може свщчити про вищу ¿мунобюлопчну реактившсть оргашзму щур1в дослщних груп.
Таблиця 3
Антиоксидантна актившсть кров! самщв 1 самок щур1в за випоювання
розчину Йоду (M±m, n=4)
Група Каталаза, мМоль/мг бшка/хв сод, ум. од./мг бшка ГП, нМоль/хв/мг бшка
I 6,32±0,17 1,12±0,03 41,66±0,47
II 6,64±0,09 1,14±0,04 43,37±0,87
III 6,55±0,07 1,22±0,04 40,91±1,00
IV 6,80±0,15 1,26±0,01 43,28±0,34
Дослщження амшотрансферазно! активност! кров! самщв \ самок, яким випоювали водний розчин Иоду, не показало в1рогщних р1зниць цих показниюв пор1вняно до контролю (табл. 4). Однак, вщм1чено р1зну сприйнятшсть самщв { самок щур1в до впливу розчину наноаквахелату йоду на р1вень даного показника у кровг Зокрема, вщзначено тенденщю до пщвищення аланшамшотрансферазно! активност! кров! самок щур1в дослщно! групи (12,2 %), з1 збереженням аспартатамшотрансферазно! активное^ цих тварин на р!вш контролю. В той час як у кров! самщв щур1в дослщно! групи було вщм!чено тенденщю до зниження аланш- та аспартатамштрансферазно! активное^ на 7,3 та 6,3 % вщповщно пор1вняно ¿з цими показниками для тварин контрольно!групи.
Таблиця 4
Амшотрансферазна актившсть кров! самщв 1 самок щур1в за випоювання
розчину Йоду (M±m, n=4)
Група АлАТ, мккат/л АсАТ, мккат/л
I 0,49±0,029 0,81±0,199
II 0,55±0,020 0,82±0,034
III 0,41±0,049 0,79±0,022
IV 0,38±0,041 0,74±0,015
Щитопод1бна залоза - орган з штенсивним метабол1змом, мае високу чутлившть до екзо- та ендогенних вплив1в, у тому числ1 р1вня Иоду у ращош, а також здатшеть до морфолопчно! перебудови тканини. Як видно з рисунку 1 структура органа збережена для тварин обох груп — контрольно! та дослщно!. 4ítko проглядаються фол1кули щитопод1бно! залози заповнеш колощом. Величина фол1кул1в щитопод1бно! залози самщв щур1в контрольно! групи характеризуеться бшьшими розм!рами та стоншеними ст!нками, що вистелеш шаром фол!кулярних кл!тин плоско! форми. Така структура вказуе на
110
незначний дефщит Йоду у рацюш. В той час як фол1кули у тварин дослщно! групи менших розм1р1в \ !хня стшка вистелена шаром фол1кулярних кл1тин, що мають ч1тко виражену куб1чну форму.
Рис. 1. ПстолоНчна структура щитопод1бно1 залози самщв щу|мв за випоювання розчину Иоду
Результати масометричних дослщжень внутршшх оргашв щур1в свщчать про вщсутшсть суттевого впливу добавки Иоду на !хню масу (табл. 5). Так, маса серця, нирок, пщшлунково! залози та селезшки самщв \ самок дослщних груп залишалася на р1вш контролю. У той час як коефщенти маси печшки у самщв дослщно! групи були незначно (на 1,6%) вищими, а ам'яниюв та яечниюв — нижчими вщ маси вказаних оргашв !хшх ровесниюв з контрольно! групи. Вщсутшсть в1рогщних м1жгрупових змш коефшдентав маси внутршшх оргашв вказуе на нетоксичшсть впливу на оргашзм щур1в випоювання водного розчину Иоду, виготовленого методом нанотехнологш.
Таблиця 5
Коеф1щенти маси внутр1шшх оргашв самок 1 самщв щур1в за випоювання
розчину Йоду, г/кг (М±т, п=4)
Група Серце Нирки Печшка Селезшка Шдшлункова Ом'яники/ яечники
I 3,5±0,03 7,8±0,02 27,8±0,12 3,1±0,02 2,4±0,03 12,5±0,06
II 3,5±0,02 7,8±0,02 28,3±0,27 3,1±0,02 2,4±0,02 12,4±0,12
III 3,5±0,04 7,3±0,03 25,1±0,21 3,6±0,08 2,3±0,02 0,43±0,01
IV 3,5±0,03 7,4±0,07 25,4±0,17 3,7±0,04 2,3±0,03 0,42±0,01
Висновки. Випоювання самцям I самкам щур1в протягом 70 д1б з питною водою розчину Иоду, виготовленого методом нанотехнологш, з розрахунку 125 мкг/кг м.т. позитивно впливае на гемопоез, про що свщчить тенденщя до вищо! кшькосл еритроцит1в та гемоглобшу у !хнш кровь Випоювання Иоду щурам дослщних груп супроводжувалось також пщвищенням активное^ систем антиоксидантного та ¿мунного захисту, функцюнування щитопод1бно! залози, що характеризувалась краще вираженою пстолопчною структурою для тварин дослщних груп пор1вняно до контролю. Розвиток внутршшх оргашв щур1в за
111
дп водного розчину Йоду вщповщав ф1зюлопчнш норм! i збер1гався на piBHi показниюв у тварин контрольно! групи.
Л1тература
1. Aceves C. The extrathyronine actions of iodine as antioxidant, apoptotic and differentiation factor in various tissues / C. Aceves, B. Anguiano, G. Delgado // Thyroid. - 2013. - Vol. 23, № 8. - P. 938-46.
2. Zimmermann M. B. Update on iodine status worldwide / M. B. Zimmermann, M. Andersson // Curr. Opin. Endocrinol. Diabetes Obes. - 2012. - Vol. 19. - P. 382-387.
3. Патент Украши на корисну модель No 29856. Cnoci6 отримання аквахелат1в нанометал1в «Ерозшно-вибухова нанотехнолопя отримання аквахелат1в нанометал1в» / Косшов М. В., Каплуненко В. Г. // МПК (2006): B01J 13/00, B82B 3/00. Опубл. 25.01.2008, бюл. № 2/2008.
4. European convention for the protection of vertebrate animals used for experim. and other scientific purposes //Coun. of Europe, Strasbourg, 1986. — 53 p.
5. Лабораторш методи дослщжень у бюлогп, тваринництв1 та ветеринарнш медициш / В. В. Вл1зло, Р. С. Федорук, I. Б. Ратич та ш.; за ред. В. В. Вл1зла. Льв1в: Сполом, 2012. - 762 с.
6. Коцюмбас I. Я. Доклш1чш дослщження ветеринарних лжарських засоб1в / I. Я. Коцюмбас // Льв1в: Тр1ада плюс, 2006. - 360с.
7. Антоняк Г. Л. Роль гормошв щитопод1бно! залози в регуляцп процес1в гемопоезу / Г. Л. Антоняк, Н. О. Бабич, Н. G. Панас, О. В. Сштинська // Мед. Х1М1Я. - 2004. - Т. 6, № 4. - С. 132-138.
8. Angelin-Duclos C. Thyroid hormone T3 acting through the thyroid hormone alpha receptor is necessary for implementation of erythropoiesis in the neonatal spleen environment in the mouse / C. Angelin-Duclos, C. Domenget, A. Kolbus [et all.] // Development. - 2005. - Vol. 132, No 5. - P. 925-934.
9. Kawa M. P. Clinical relevance of thyroid dysfunction in human haematopoiesis: biochemical and molecular studies / M. P. Kawa, K. Grymula, E. Paczkowska [et all.] // Eur J Endocrinol. -2010. - Vol. 162, No 2. - P. 295-305.
10. Klecha A. J. Integrative study of hypothalamus- pituitary-thyroid-immune system interaction: thyroid hormone mediated modulation of lymphocyte activity through the protein kinase C signaling pathway / A. J. Klecha, A. M. Genaro, G. Gorelik [et all.] // J Endocrinol/ - 2006. -Vol. 189. - P. 45-55.
11. Hodkinson C. F. Preliminary evidence of immune function modulation by thyroid hormones in healthy men and women aged / C. F. Hodkinson, E. E. A. Simpson, J. H. Beattie [et all.] // J Endocrinol. - 2009. - Vol. 202. - P. 55-63.
12. Антоняк Г. Л., Вл1зло В. В. Бюх1м1чна та геох1м1чна роль йоду: монограф ¿я. - Льв1в : ЛНУ ¿м. 1вана Франка, 2013. - 392 с.
Рецензент - д.вет.н., професор Коцюмбас Г.1.
112
