CC BY
10
УДК 577.121.2:599.323.4
Бшецька Л.П., астрант © Лье1еський нацюнальний аграрный утеерситет Антоняк Г.Л., д. б. н., професор
Лье1еський нацюнальний утеерситет ¡м. 1еана Франка
ВПЛИВ ХЛОРИДУ КАДМ1Ю НА ОКРЕМ1 ЛАНКИ ЕНЕРГЕТИЧНОГО МЕТАБОЛ1ЗМУ В ЛЕЙКОЦИТАХ КРОВ1 ТВАРИН
Проводили дослщження шруваткшазно!, лактатдегщрогеназно!, глюкозо-6-фосфатдегщрогеназно! активностi в лейкоцитах кровi бiлих щурiв, яким вводили хлорид кадмш в дозi 3 мг/кг впродовж 14-добового експериментального перiоду. Установлено, що метаболiчна вiдповiдь нейтрофiльних гранулоциив i лiмфоцитiв тварин на надходження катiонiв кадмiю характеризуеться особливостями, пов'язаними з характером метаболiзму та специфiчними функцiями цих клiтин.
Ключовi слова: Важк1 метали, кадмт, лейкоцити, л1мфоцити, нейтрофыьш гранулоцити.
Вступ. Кадмш, як i iншi важкi метали, широко використовуеться в рiзних галузях промисловост^ Внаслiдок цього збiльшуеться рiвень техногенного забруднення компонентiв природного середовища (пов^ря, вода, грунт) шкiдливими вiдходами виробництва, зростае ризик надходження сполук металу до оргашзму людини i тварин [1, 2]. Тому актуальними е дослщження метаболiчних ефектiв Кадмiю, з'ясування механiзмiв впливу цього елемента на функцюнальну активнiсть клiтин, органiв i систем. Значну увагу привертають iмуносупресивнi ефекти Cd2+, механiзми яких на даний час майже не з'ясоваш
[3].
Вщомо, що iмунний захист оргашзму людини i тварин вщ ди патогенних чинникiв здiйснюеться завдяки функщонуванню систем мiело- i лiмфопоезу, якi забезпечують надходження в кров лейкоцита - рiзнорiдних клiтин iз специфiчними функцiями [4]. В реакщях клiтинного i гуморального iмунiтету важлива роль належить процесам енергетичного обмшу в лейкоцитах. Iнтенсивнiсть катаболiзму вуглеводiв детермiнуе рiвень енергозабезпечення клiтин, а також швидкють утворення молекул NADPН-кофактора глутатiонредуктази, необхiдних для пiдтримання антиоксидантного статусу лейкоцитш [5]. Вплив Cd2+ на процеси енергетичного обмiну в цих кл^инах на даний час з'ясоваш недостатньо. В зв'язку з цим проводились дослщження активност фермента, що каталiзують окремi ланки метаболiзму вуглеводiв в лейкоцитах кровi бших щурiв за умов тривалого надходження хлориду кадмш.
Матерiали i методи. Дослiдження проводили на безпородних бших лабораторних щурах-самцях масою 160-180 г, яких утримували за умов вiварiю.
© Бшецька Л.П., Антоняк Г.Л., 2009
21
Отруення тварин Cd2+ викликали щодобовим внутршлунковим введенням хлориду кадмш (3 мг/кг маси) впродовж 14 дiб.
У процесi експерименту було сформовано три групи тварин: двi дослщш (Д1, Д2) i контрольна (К), по 5 щурiв у кожнiй. Щури групи Д1 отримували CdQ2 в зазначенiй дозi впродовж семи дiб, групи Д2 - впродовж чотирнадцяти дiб. Щури контрольно! групи отримували фiзiологiчний розчин за такою самою схемою.
Матерiалом дослщжень була периферична кров, яку отримували декаттащею щурiв контрольно! i дослщних груп. Декапiтацiю здiйснювали пiд легким ефiрним наркозом згiдно з правилами поводження з експериментальними тваринами. Лейкоцити видшяли з гепаринiзовано! кровi методом диференщального центрифугування в градiентi густини фжолу i верографiну згiдно з загальноприйнятою методикою [6]. Лiзис лейкоциив здiйснювали трьохкратним заморожуванням i вщтаюванням водних суспензiй клiтин з наступним центрифугуванням.
У лiзатах визначали шруваткшазну, лактатдегiдрогеназну та глюкозо-6-фосфатдегiдрогеназну актившсть спектрофотометричними методами, якi базуються на використанш поеднаних систем окиснення та вщновлення нiкотинамiдних коферментiв [7]. Вмкт бiлка в лiзатах визначали методом Лоурi i спiвавторiв (1951). Отримаш результати опрацьовували статистично з використанням методiв варiацiйно! статистики.
Результати та обговорення. Результати дослщжень вказують на те, що отруення тварин хлоридом кадмш супроводжуеться змшами в штенсивност активностi ферментiв, якi каталiзують окремi ланки катаболiзму вуглеводiв у лейкоцитах кров1 Однак метаболiчна вiдповiдь окремих популяцш цих клiтин на дш токсиканта неоднакова i залежить вщ тривалостi введення CdQ2 в оргашзм щурiв.
Установлено, активнiсть одного з ключових ферментiв глiколiзу -шруваткшази - у фракцi! нейтрофiльних гранулоциив кровi тварин групи Д1 зростае в 1,5 раза у порiвняннi з контролем (р<0,05) (рис. 1). У щурiв групи Д2, яким вводили хлорид кадмш впродовж чотирнадцяти дiб, труваткшазна активнiсть нейтрофiльних гранулоциив вiрогiдно не вiдрiзняеться вiд контрольних значень (рис. 1).
Водночас лактатдегщрогеназна активнiсть нейтрофiльних гранулоцитiв ютотно не змiнюеться в щурiв групи Д1, проте значно зростае на наступнш стадi! експерименту. Як свщчать отриманi результати, у щурiв групи Д2 цей показник майже втричi перевищуе рiвень, притаманний клiтинам тварин контрольно! групи (р<0,01) (рис. 2).
Як вщомо, активащя лактатдегщрогенази, катал1затора завершально! стади гл1кол1зу, може вказувати не лише на нагромадження лактату -кшцевого продукта анаеробного розщеплення глюкози, але й на зростання рол1 цього ферменту в утворенш трувату в анал1зованих клггинах. В1рогщно, 1з збшьшенням перюду введення токсиканта така метабол1чна ситуащя сприяе стимуляци функщонально! активносп нейтрофшьних
22
гранулоципв, оскшьки вщомо, що тривале надходження кадмш може зумовлювати розвиток запальних реакцiй в органiзмi тварин [8, 9].
200
150
Активнють, % щодо контролю
100
50
□ нейтрофшьж гранулоцити
□ лiмфоцити
Контроль
Д1
Д2
0
Рис.1. П1руватк1назна активн1сть лейкощтв щур1в, отруених хлоридом кадмш
Що стосусться лiмфоцитiв кровi щурiв, токсикованих хлоридом кадмiю, то результати дослщжень свiдчать, що активнють ферменпв глiколiзу в цих клггинах характеризуеться iншою динамiкою. Так, у лiмфоцитах тварин групи Д1 труваткшазна активнiсть не змiнюеться, а лактатдегщрогеназна - збiльшуеться в 1,7 раза (р<0,05) в порiвняннi з контролем (рис. 1, 2).
300
200
Активнють, % щодо контролю
100
□ нейтрофшьж гранулоцити С^мфоцити
И
Контроль
Д2
0
Рис.2. Лактатдегщрогеназна актившсть лейкоцит1в щур1в, отруених CdCl2
23
У щурiв групи Д2 труваткшазна актившсть зростае (р<0,05), а лактатдегiдрогеназна - зменшуеться (р<0,05) (рис. 1, 2). Це вказуе на пригнiчення процесу перетворення тровиноградно! кислоти до кiнцевого продукта глiколiзу. Вiрогiдно, iз збiльшенням тривалостi надходження Cd2+ в лiмфоцитах тварин пщвищуеться рiвень катаболiзму пiрувату в шших метаболiчних процесах, що вiдiграе захисну роль у пщтриманш фуикцюиальиоi активносп цих клiтин за умов токсикаци органiзму важким металом.
У процесах кл1тинного метабол1зму важливе значения мають реакци пентозофосфатного шунту гл1кол1зу. Роль цього метабол1чного шляху зростае за умов ди на оргашзм прооксидантних чинниюв. Як вщомо, катал1тична актившсть дегщрогеназ пентозофосфатного шунту забезпечуе кл1тину молекулами NADPН, необхщними для д1яльност1 глутатюнредуктази -важливого фермента антиоксидантно! системи. Таким чином реал1зуеться метабол1чний зв'язок м1ж процесами катабол1зму моносахарид1в та антиоксидантного захисту кл1тин [4].
300
200
Активнють, % щодо контролю
100
□ нейтрофшьш гранулоцити И^мфоцити
Контроль Д1
Д2
0
Рис.3. Глюкозо 6 фосфатдегщрогеназна актившсть лейкоцит1в щур1в,
отруених хлоридом кадмiю
Експериментально встановлено, що актившсть глюкозо-6-фосфатдегщрогенази - фермента, який визначае р1вень перетворення молекул глюкозо-6-фосфату пентозофосфатним шляхом, у нейтрофшьних гранулоцитах щур1в групи Д1 ктотно перевищуе значення, характерш для тварин контрольно! групи (рис. 3). На наступнш стади експерименту - у щур1в групи Д2 - глюкозо-6-фосфатдегщрогеназна актившсть нейтрофшв нормал1зуеться.
У л1мфоцитах кров1 щур1в, яким вводили хлорид кадмш, глюкозо-6-фосфатдегщрогеназна актившсть ктотно перевищуе значення, характерш для тварин контрольно! групи, впродовж усього перюду дослщжень (р<0,05-0,01)
24
(рис. 3). Особливо виразне збшьшення цього показника виявляеться у щурiв групи Д2, в лiмфоцитах яких ферментна актившсть зростае в 2,7 раза над контрольним рiвнем.
Установлений ефект свщчить про те, що за умов надходження катюшв Кадмiю, якi характеризуються прооксидантною дiею, в лейкоцитах тварин вщбуваеться активацiя метаболiзму моносахаридiв пентозофосфатним шляхом, що ввдграе важливу роль у функцюнуванш глутатюново! системи антиоксидантного захисту кл^ин. Водночас активацiя реакцiй пентозофосфатного шунту сприяе забезпеченню iмунокомпетентних кл^ин молекулами пентоз, необхiдними для синтетичних процесiв.
Висновки. Аналiз результатiв дослщжень активностi ферментiв глiколiзу i пентозофосфатного шляху в лейкоцитах щурiв за умов тривалого введення хлориду кадмш дае пiдставу вважати, що надходження Cd2+ зумовлюе iстотнi змiни в процесах катаболiзму моносахаридiв у цих кл^инах, однак нейтрофiльнi гранулоцити i лiмфоцити характеризуються особливостями метаболiчноl вщповда на дiю токсиканта. Вiрогiдно, на прояв внутршньокл^инних ефектiв катiонiв Кадмш впливае тип метаболiзму та особливост функцiй дослiджуваних популяцiй клiтин. Нейтрофшьш гранулоцити е першою ланкою iмунного захисту органiзму, тому активацiя ферменив енергетичного обмiну необхiдна для стимуляци цих клiтин за умов розвитку запальних процесiв у тканинах тд впливом катiонiв важкого металу. У лiмфоцитах характер змiн активностi ферменив катаболiзму моносахаридiв вказуе на активацш адаптацiйних механiзмiв, необхiдних для тдтримання антиоксидантного статусу, енергетичного та пластичного забезпечення цих клiтин за умов тривалого надходження до оргашзму патогенного чинника.
Л1тература
1. Satarug S., Baker J.R., Urbenjapol S. et al. A global perspective on cadmium pollution and toxicity in non-occupationally exposed population // Toxicol. Lett. - 2003. - Vol. 137. - P. 65-83.
2. Valko M., Morris H., Cronin M.T. Metals, toxicity and oxidative stress // Curr. Med. Chem. - 2005. - Vol. 12, N 10. - P. 1161-1208.
3. Biser J.A., Vogel L.A., Berger J. et al. Effects of heavy metals on immunocompetence of white-footed mice (Peromyscus leucopus) // J. Wildlife Dis. - 2004. - Vol. 40, N 2. - P. 173-184.
4. Алмазов В.А., Афанасьев Б.В., Зарицкий А.Ю. и др. Физиология лейкоцитов человека // Л.: Наука, 1979. - 232 с.
5. Yu B.P. Cellular defences against damage from reactive oxygen species // Physiol. Rev. - 1994. - Vol. 74, N 1. - P. 139-162.
6. Boyum A.A. One- stage procedure for isolation of granulocytes and lymphocytes from human blood // Scand. J. Clin. Lab. Invest. - 1968. - 21.
7. Астауров Б.Л. Методы биологии развития. - М., 1974. - С. 346-433.
8. Zhao Z., Hyun J.S., Satsu H. et al. Oral exposure to cadmium chloride triggers an acute inflammatory response in the intestines of mice, initiated by
25
HayKoeuü eicnuK ÏÏHYBMET iMeni C.3. f^uцbкого
Tom 11 № 2(41) Hacmuna 2, 2009
the over-expression of tissue macrophage inflammatory protein-2 mRNA // Toxicol. Lett. - 2006. - Vol. 164, N 2. - P. 144-154.
9. Hsu C.W., Lin J.L., Lin-Tan D.T. et al. Association of environmental cadmium exposure with inflammation and malnutrition in maintenance haemodialysis patients // Nephrol. Dial. Transplant. - 2009. - Vol. 24, N 4. -P. 1282-1288.
Summary Biletska L.P., Antonyak H.L.
EFFECTS OF CADMIUM CHLORIDE ON SOME LINKS OF ENERGY METABOLISM IN BLOOD LEUCOCYTES OF ANIMALS
The activities of pyruvate kinase, lactate dehydrogenase and glucose dehydrogenase in blood leucocytes of white rats in the conditions of cadmium chloride administration (in a dose 3 mg/kg) during 14-day's experimental period was investigated. It was established, that neutrophylic granulocytes and lymphocytes of animals responded differently to cadmium entering, that was related to type of metabolism and specific functions of these cells.
Cmammx nadiümna do peda^ii 11.03.2009
26
