CC BY
64
D4-15 a.qxd 04.03.2015 11:09 Page 13
CONTENT OF SEROTONIN AND ITS PRECURSOR TRYPTOPHAN IN THE BRAIN OF RATS UNDER LONG-TERM EFFECT OF HYDROXYETHYLATED NONYLPHENOLS AND THEIR DERIVATIVES
Marakushin D.I.
ВМІСТ СЕРОТОНІНУ ТА ЙОГО ПОПЕРЕДНИКА ТРИПТОФАНУ У ГОЛОВНОМУ МОЗКУ ЩУРІВ ЗА ТРИВАЛОГО ВПЛИВУ ОКСИЕТИЛЬОВАНИХ НОНІЛФЕНОЛІВ ТА ЇХНІХ ПОХІДНИХ
МАРАКУШИН Д.І.
Харківський національний медичний університет
УДК: 577.175.823:577.112.387. 4:543.395:616-099-092.9
Ключові слова: оксиетильовані нонілфеноли, щури, головний мозок, серотонін, триптофан.
езважаючи на наявність значної кількості наукових робіт, присвячених вивченню різних аспектів дії промислових органічних хімічних речовин на об'єкти довкілля, організм людини і тварин, проблема охорони від їхнього негативного впливу залишається надзвичайно гострою [1-3]. Передусім це пов'язане зі збільшенням синтезу та впровадженням нових груп речовин широкого кола застосування [4]. Це стосується оксиетильо-ваних нонілфенолів (ОЕНФ) та їхніх похідних — натрієвих солей карбоксиметилатів оксиетильо-ваних ізононілфенолів (КМ-ОЕНФ), які за фізико-хімічними властивостями та особливостями будови молекул належать до іоногенних детергентів. Ці речовини характеризуються досить значними об'ємами синтезу, широким використанням у різних галузях народного господарства (як основа промислового випуску пластмас, поліуретанів, мийних засобів, емульгаторів, антикорозійних препара-
тів, гідравлічних та охолоджувальних речовин тощо), надходженням до джерел питного водопостачання та завдяки цьому можливим впливом на організм людини [5, 6]. Патофізіологічні механізми дії ОЕНФ та їхніх похідних вивчено недостатньо, а саме їх урахування є надійною підставою для адекватного обґрунтування медико-профі-лактичних заходів щодо захисту об'єктів довкілля та здоров'я населення. Однією з центральних проблем патофізіології є вивчення закономірностей процесів адаптації та гомеостазу за впливу на організм різних факторів довкілля, у тому числі й хімічного походження [7]. Важлива роль в їх формуванні належить моноамінергічним нейро-медіаторним системам головного мозку [8].
Метою даного дослідження було визначення вмісту індола-міну — серотоніну та його попередника триптофану у гомогенаті головного мозку щурів за умов тривалого впливу ок-
СОДЕРЖАНИЕ СЕРОТОНИНА И ЕГО ПРЕДШЕСТВЕННИКА ТРИПТОФАНА В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ КРЫС ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ВЛИЯНИИ ОКСИЭТИЛИРОВАННЫХ НОНИЛФЕНОЛОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ Маракушин Д.И.
Харьковский национальный медицинский университет
Целью данного исследования было определение содержания серотонина и его предшественника триптофана в гомогенате головного мозга крыс в условиях длительного влияния оксиэтилированных нонилфенолов и их производных.
Материалы и методы исследования. Эксперименты проведены на половозрелых крысах-самцах линии WAG, которых подвергали пероральной затравке с помощью зонда водными растворами веществ ежедневно в течение 45 суток в дозах 1/10 и 1/100 ДЛ50. Уровень серотонина и триптофана в головном мозге крыс определяли хроматографическим методом
на колонках с катионобменной смолой. Результаты и их обсуждение. В работе рассмотрены закономерности процессов адаптации и гомеостаза при действии на организм оксиэтилированных нонилфенолов и их производных.
Выводы. Установлено влияние оксиэтилированных нонилфенолов и их производных — натриевых солей карбоксиметилатов оксиэтилированных изононилфенолов на процессы нейрогуморальной регуляции крыс, что подтверждается разбалансированием серотонинэргической нейромедиаторной системы головного мозга. Доказано снижение серотонинэргической активности головного мозга крыс в условиях действия исследуемых веществ в дозе 1/10 ДЛ50 и усиление синтеза серотонина (защитнокомпенсаторная реакция организма) при действии веществ в дозе 1/100 ДЛ50.
Ключевые слова: оксиэтилированные нонилфенолы, крысы, головной мозг, серотонин, триптофан.
© Маракушин Д.І. СТАТТЯ, 2015.
13 Environment & Health № 1 2015
D4-15 a.qxd 04.03.2015 11:09 Page 14
сиетильованих нонілфенолів та їхніх похідних у дозах 1/10 і 1/100 ДЛ5о.
Дослідження виконане у рамках науково-дослідної роботи Харківського національного медичного університету "Вивчення механізмів біологічної дії простих поліефірів у зв'язку з проблемою охорони навколишнього середовища" (номер держреєстрації 0110U001812).
Матеріал та методи дослідження. У роботі використано зразки речовин з регламентованими фізико-хімічними характеристиками: ОЕНФ з числом оксиетильованих груп 6, 12 (ОЕНФ6,12) та КМ-ОЕНФ з числом оксиетильованих груп 4, 6 (КМ-ОЕНФ4,6). Експерименти проведено на статевозрілих щурах-самцях лінії WAG масою 180-220 г Утримання та маніпуляції над тваринами виконувалися відповідно до основних принципів у сфері біоетики. Їх піддавали пероральній затравці за допомогою зонда водними розчинами речовин щоденно одноразово протягом 45 діб у дозах 1/10 та 1/100 ДЛ50. Се-редньолетальні дози (ДЛ50) складали для ОЕНФ6 — 4,2 г/кг; ОЕНФ12 — 3,4 г/кг; КМ-ОЕНФ4 — 6,1 г/кг; КМ-ОЕНФ6 — 2,2 г/кг маси тіла. Тваринам контрольної групи вводили відповідні об'єми питної води. Дослідження показників проводили за 45 діб після початку експерименту. У кожній групі було по 15 тварин. Забій проводили шляхом декапітації, попередньо анестезуючи тіопенталом натрію. Рівень серотоніну та триптофану у головному мозку щурів визначали після виділення хроматографічним методом на колонках з катіонобмінною смолою (Dowex 50Wx4, 200-400 mesh,
натрієва форма, параметри колонки d=4 мм, h=75 мм) згідно з методичними рекомендаціями [9]. Швидкість протікання розчинів через колонки не перевищувала 1 мл/хв. До наважки тканини додавали не менше п'яти об'ємів 0,2 М HCIO4 з 0,5% ЕДТА, гомогенізували. Гомогенат залишали на 20-30 хв. на холоді, а потім центрифугували. Центрифугат зливали, осад промивали 0,2 М HCIO4 з 0,5% ЕДТА і знову центрифугували. Центрифугати об'єднували, нейтралізували насиченим розчином Na2CO3 до рН 6,0-6,5 та пропускали через колонки з подальшою послідовною промивкою водою. Триптофан елюїру-вали 0,1 М натрій-фосфатним буфером (рН 6,5) з 0,1% ЕДТА. Серотонін екстрагували 50% N-етанольною соляною кислотою. Триптофан визначали на спек-трофлюориметрі "Hitachi MPF-4A" за довжини хвилі збудження 290 нм та довжини хвилі люмінесценції 345 нм, серотонін — 303/330 нм. Статистичний аналіз даних проводили з використанням комп'ютерного пакета прикладних програм для обробки статистичної інформації Statistica 6.1 (StatSoft, Inc., США). Первинне статистичне опрацювання даних починали з перевірки припущення про відповідність вибірок закону гау-сівського розподілу, застосовуючи критерій Шапіро-Вілка. Додатково правильність позитивного висновку щодо нормальності розподілу вибірок контролювали за допомогою коефіцієнтів асиметрії та ексцесу. Кількісні ознаки, що мали нормальний розподіл, описували параметричними характеристиками — середнім значенням показника (М) та середнім квадратичним відхиленням (s); у
разі відсутності нормального розподілу непараметричними — медіаною (Ме) та інтерквар-тильним розмахом. Для порівняння двох нормальних розподілів застосовували t-критерій Ст'юдента. Якщо принаймні один з розподілів не був нормальним, то для порівняння незалежних вибірок застосовували критерій Манна-Уїтні. За критичний рівень значущості при перевірці статистичних гіпотез приймали р<0,05.
Результати та їх обговорення. У головному мозку тварин, яким тривалий час перорально вводили ОЕНФ та їхні похідні у дозі 1/10 ДЛ50, спостерігалося статистично значуще (р<0,013) порівняно з контролем зниження вмісту індо-ламіну — серотоніну: найбільш виразне для КМ-ОЕНФ6 (у 2 рази), найменш — для КМ-ОЕНФ4 (лише в 1,2 рази) (табл.). При введенні тваринам речовин у дозі 1/100 ДЛ50 відзначалася протилежна динаміка змін вмісту серотоніну, а саме: статистично достовірне підвищення у середньому в 1,5 рази за умов дії ОЕНФ6 (р<0,005), ОЕНФ12 (р<0,001) та КМ-ОЕНФ4 (р<0,001). Найменш токсичний серед усіх досліджуваних сполук КМ-ОЕНф4 у дозі 1/100 ДЛ50 не впливав (р=0,49) на рівень серотоніну у головному мозку щурів.
Вміст попередника серотоніну — триптофану мав тенденцію до достовірного зниження щодо контролю за дії ОЕНФ6 (р<0,001), ОЕНФ12 (р=0,009) та КМ-ОЕНФ6 (р<0,001) у дозі 1/10 ДЛ50 відповідно в 1,8; 1,6 та 2,6 рази (табл.). За дії 1/100 ДЛ50 статистично значуще (р=0,027) зменшення рівня триптофану у головному мозку щурів спостерігалося лише за умов тривалого впливу ОЕНФ6 (в 1,3 рази).
Зниження у головному мозку щурів рівня серотоніну за тривалої дії ОЕНФ та їхніх похідних у дозі 1/10 ДЛ50, ймовірно, пов'язане з кількома можливими причинами: виснаженням його запасів внаслідок участі у різних патологічних реакціях; зменшенням синтезу в умовах порушення метаболічних процесів; зниженням функціонування регуляторних структур головного мозку щурів. Аналіз результатів у випадку дії 1/100 ДЛ50 до-
Таблиця
Вміст серотоніну та триптофану у головному мозку щурів на 45-ту добу впливу оксиетильованих нонілфенолів та їхніх похідних (нмоль/г тканини; n=15; Ме [25%; 75%] або М±s)
Речовина Серотонін Триптофан
доза, ДЛ30
1/10 1/100 1/10 1/100
ОЕНФ6 5,5 [4,8; 7,0] p=0,001 11,0±2,01 p=0,005 2,8 [2,0; 3,9] p<0,001 3,9 [3,0; 4,9] p=0,027
оенф12 5,2 [4,0; 6,3] p<0,001 11,9±1,88 p<0,001 3,2 [2,7; 4,6] p=0,009 5,0 [4,5; 5,9] p=0,8
КМ-ОЕНФ6 3,8±1,03 p<0,001 12,5±1,88 p<0,001 2,0 [2,0; 3,1] p<0,001 4,1±0,84 p=0,054
км-оенф4 6,6±1,34 р=0,013 9,1±1,99 p=0,49 4,0 [3,2; 5,3] p=0,078 6,0 [5,5; 7,4] p=0,05
Контроль 8,0 [7,1; 10,9] 5,1±1,45
Примітка: р — рівень значущості порівняно з контролем.
№ 1 2015 Environment & Health 14
D4-15 a.qxd 04.03.2015 11:09 Page 15
CONTENT OF SEROTONIN AND ITS PRECURSOR TRYPTOPHAN IN THE BRAIN OF RATS UNDER LONG-TERM EFFECT OFHYDROXYETHYLATED NONYLPHENOLS AND THEIR DERIVATIVES Marakushyn D.I.
Kharkiv National Medical University Objective: We analyzed a content of serotonin and its precursor tryptophan in the brain of rats under long-term effect of hydroxyethylated nonylphenols and their derivatives.
Materials and methods. The experiments were carried out on the WAG puberal male rats; we administered perorally the aqueous solutions of the substances in doses of 10/10 and 1/100 LD50 to the rats with a help of a probe every day for 45 days. A level of serotonin and tryptophan in the brain of the rats was determined by chromatographic method on the columns with a cation-exchange rubber.
Results.The regularities of the processes of adaptation and homeostasis under effect of hydrox-yethylated nonylphenols and their derivatives on the organism were considered in the work. Conclusions.We established the effect of hydroxyethylated nonylphenols and their derivatives: sodium salts of hydroxyethylated isononylphenol car-boxymehtylates on the processes of neuro-humoral regulation of the rats, this was confirmed by a disbalance of serotoninergic neuromediator system of the brain. We proved a decrease of serotonergic activity of the rat brain under effect of studied substances in a dose 1/10 DL50, and increase of serotonin synthesis (protective-compensatory reaction of the organism) under effect of the substances in a dose of 1/100 DL50.
Keywords: hydroxyethylated nonylphenols, rats, brain, serotonin, tryptophan.
зволяє припустити можливе збільшення проникності гема-тоенцефалічного бар'єру для триптофану та стимуляцію синтезу серотоніну у головному мозку щурів з метою його участі передусім в адаптаційно-пристосувальних реакціях.
Висновки
1. У механізмі тривалої дії ок-сиетильованих нонілфенолів та їхніх похідних — натрієвих солей карбоксиметилатів оксие-тильованих ізононілфенолів у дозах 1/10 і 1/100 ДЛ50 на організм щурів істотною ланкою є негативний вплив на процеси нейрогуморальної регуляції, що підтверджується розбалан-суванням серотонінергічної нейромедіаторної системи головного мозку.
2. Досліджувані речовини на 45-ту добу дії у дозі 1/10 ДЛ50 викликають зниження серото-нінергічної активності головного мозку щурів, що підтверджується зменшенням рівня серотоніну та його попередника триптофану. За умов тривалого впливу речовин у дозі 1/100 ДЛ50, навпаки, відбувається посилення синтезу серотоніну, що дозволяє розглядати це як захисно-компенсаторну реакцію організму щурів.
ЛІТЕРАТУРА
1. Белозерова С.М. Особенности формирования заболеваемости в условиях индустриального труда и новых технологий / С.М. Белозерова // Медицина труда и промышленная экология. — 2011. — № 3. — С. 13-19.
2. Капранов С.В. Принципиальная схема влияния факторов среды жизнедеятельности на организм человека / С.В. Капранов // Довкілля та здоров'я. — 2011. — № 2. — С. 23-26.
3. Гнатейко О.З. Екогенетичні аспекти патології людини, спричиненої впливом шкідливих факторів зовнішнього середовища /
О.З. Гнатейко, Н.С. Лук'яненко // Здоровье ребенка. — 2007. — №6 (9). — С. 15-24
4. Ксенобіотики: накопичення, детоксикація та виведення з живих організмів / Б.О. Цудзевич,
0. Б. Столяр, І.В. Калініна, В.Г. Юкало. — Тернопіль : ТНТУ ім. І. Пулюя, 2012. — 384 с.
5. Детергенти сучасності: технологія виробництва, екологія, економіка використання /
B. А. Бурлака, Г.Б. Руденко,
1. Г Грабар, А.Д. Біба. — Житомир, 2004. — 745 с.
6. Научные основы обоснования прогноза потенциальной опасности детергентов в связи с регламентацией в воде водоемов / А.Я. Цыганенко, В.И. Жуков, Н.Г Щербань и др. — Белгород, 2001. — 442 с.
7. Постнова М.В. Физиологические механизмы индивидуальной организации гомеостаза организма / М.В. Постнова. — Волгоград : ВолГУ, 2011. — 356 с.
8. Исмайлова Х.Ю. Индивидуальные особенности поведения: (моноаминергические механизмы) / Х.Ю. Исмайлова, ТМ. Агаев, ТП. Семенова. — Баку : Нурлан, 2007. — 228 с.
9. Atack C. A procedure for the isolation of noradrenaline (together with adrenaline), dopamine, 5-hydroxytryptamine and histamine from the same tissue sample using a single column of strongly acidic cation exchange resin /
C. Atack, T Magnusson // Acta pharmacol. et toxicol. — 1978. — Vol. 42. — P 35-57.
REFERENCES
1. Belozerova S.M. Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia. 2011; 3 : 13-19 (in Russian).
2. Kapranov S.V. Dovkillia ta zdorovia. 2011; 2 : 23-26 (in Russian).
3. Hnateiko O.Z., Lukianenko N.S. Zdorovie rebenka. 2007; 6(9) : 15-24 (in Ukrainian).
4. Tszudzevych B.O., Stoli-
arO.B., Kalinina I.V., Yukalo V.G. Ksenobiotyky: nakopychennia,
detoksykatsiia ta vyvedennia z zhyvykh organizmiv [The Xenobio-tics: Accumulation, Detoxification and Excretion from the Organisms]. Ternopil ; 2012 : 384 p. (in Ukrainian)
5. Burlaka V.A., Rudenko G.B., Hrabar I.G., Biba A.D. Deterhenty suchasnosti: tekhnolohiia vyrob-nytstva, ekolohiia, ekonomika vy-korystannia [Modern Detergents: Production Technology, Ecology, Economics of Use]. Zhytomyr ; 2004 : 745 p. (in Ukrainian).
6. Tsyganenko A.Ya., Zhukov V.I., Shcherban N.G., Evdokimov V.I. et al. Nauchnye osnovy obos-novaniia prognoza potentsialnoi opasnosti detergentov v sviazi s reglamentatsiei v vode vodoemov [Justification's Scientific Basis of Forecast the Detergents' Potential Danger in Connection with Regulation in Water Reservoirs]. Belgorod ; 2001: 442 p. (in Russian).
7. Postnova M.V. Fiziologiches-kie mekhanizmy individualnoi or-ganizatsii gomeostaza organizma [Physiological Mechanisms of the Individual Homeostasis Organization of the Organism]. Volgograd ; 2011: 356 p. (in Russian).
8. Ismailova Kh.Yu., Agaev T.M., Semenova T.P. Individualnye oso-bennosti povedeniia: (monoami-nergicheskie mekhanizmy) [Individual Behavior Features: (Monoa-minergic Mechanisms)]. Baku: Nurlan; 2007: 228 p. (in Russian).
9. AtackC., Magnusson T Acta Pharmacol. et Toxicol. 1978; 42 : 35-57.
Надійшла до редакції 12.09.2014
15 Environment & Health № 1 2015
