Быстрый поиск

Реферат: Обмінні процеси в організмі щурів при отруєнні цезієм і стронцієм та зміні кислотно-лужного стану

Виявлений характер змін може бути зумовлений здатністю металів брати участь у процесах комплексоутворення з природними лігандами, що містять тіолові групи, адже, згідно з даними літератури (Володіна Т.Т., Гулий М.Ф., 1984), важкі метали мають здатність входити до складу металоферментних комплексів, що може спричинити активацію або інгібування таких сполук.

Аналіз даних наукової літератури (Голіков С.М. та ін., 1986; Дельва Ю.В., Нейко Е.М., 1990) свідчить, що важкі метали є інгібіторами ферментних систем, хоча в мінімальних концентраціях вони є ефективними активаторами перебігу багатьох біохімічних реакцій, а за умов суттєвого надлишку блокують або сповільнюють цей процес.

Зв’язування тіолових груп призводить до зміни структури молекул, в результаті чого ферменти, що їх містять, здатні втрачати свою активність (Діксон М., Уебб Е., 1982; Голіков С.М. та ін., 1986). Вплив металу, очевидно, може відбуватися на різних стадіях: в період синтезу відповідного ферменту, під час його активації, в момент приєднання ферменту до субстрату тощо.

Живий організм має ряд систем, які здатні зв’язувати іони важких металів (Забродський П.Ф., 1998; Засєкін Д.А., 2001), тим самим зменшуючи їх негативну дію на ферментні системи, чим може пояснюватись відмінність в одержаних результатах випробувань активності ферментів in vitro та in vivo. Одним із захисних механізмів організму є синтез металотіонеїнів – білків, що містять тіолов групи, які можуть зв’язувати важкі метали (Барабой В.А., Петрина Л.Г., 2003).

У результаті проведених досліджень встановлено, що стан отруєння важкими металами характеризується певними метаболічними особливостями, при яких рівень більшост досліджуваних метаболітів відрізняється від контрольного (табл. 8). У кров щурів, отруєних цезієм і стронцієм концентрація глюкози вища, ніж у інтактних тварин відповідно на 38,8 та 33,0%. В печінці отруєних щурів підвищується концентрація пірувату на 26 та 38% і знижується – лактату відповідно на 27,7 та 19,0%. Виявлені зміни можуть бути зумовлені зниженням інтенсивност гліколітичних процесів у печінці отруєних щурів, що підтверджується зменшенням активності ЛДГ.

Таблиця 8. Вміст інтермедіатів гліколізу та циклу трикарбонових кислот у печінці щурів, отруєних цезієм і стронцієм, мкмоль/г (М ± m, n = 8)

Показник	Група
Показник	інтактні щури	щури, отруєні CsCl	щури, отруєні SrCl2
Глюкоза	3,30 ± 0,53	5,39 ± 0,31*	4,92 ± 0,26*
Лактат	3,58 ± 0,18	2,59 ± 0,16*	2,91 ± 0,18*
Піруват	0,165 ± 0,011	0,225 ± 0,012*	0,260 ± 0,010*
Ізоцитрат	0,245 ± 0,018	0,219 ± 0,015	0,200 ± 0,020
б-Кетоглутарат	0,135 ± 0,009	0,222 ± 0,014*	0,280 ± 0,020*
Малат	0,237 ± 0,013	0,237 ± 0,008	0,270 ± 0,020
Оксалоацетат	0,100 ± 0,010	0,230 ± 0,027*	0,210 ± 0,020*

Підвищення концентрації глюкози в крові отруєних тварин при збільшенні концентрації іонів гідрогену також може вказувати на інтенсифікацію процесів глюконеогенезу, що узгоджується з даними
Д.О. Мельничука (1989).

Одержан результати узгоджуються з підвищенням концентрації окремих субстратів ЦТК у печінці щурів, отруєних солями цезію та стронцію, а саме: оксалоацетату відповідно на 56 та 54%,
б-кетоглутарату - на 39 та 53%, глутамату - на 37 та 18%. Концентрація малату та ізоцитрату в обох дослідних групах залишається без змін.

Багаторівневий контроль клітинного метаболізму, який забезпечує підтримку гомеостазу в змінних умовах зовнішнього середовища, включає, як один із основних факторів, регуляцію окисно-відновного стану в компартментах клітини, що виражається співвідношеннями вільних нікотинамідних коферментів НАД+/НАДН і НАДФ+/НАДФН. Розрахунки цих співвідношень вказують на те, що у тварин, яким вводили цезію стронцію хлорид, збільшується величина співвідношення НАД+/ НАДН у цитоплазмі клітин відповідно на 45 та 48% (табл. 9).

Таблиця 9. Співвідношення НАД+/ НАДН та НАДФ+/ НАДФН у мітохондріях і цитоплазмі гепатоцитів щурів, отруєних цезієм і стронцієм (М ± m, n = 8)

Співвідношення коферментів	Група
Співвідношення коферментів	інтактні щури	щури, отруєні CsCl	щури, отруєні SrCl2
НАД+/ НАДН в цитоплазмі	400 ± 30	730 ± 52*	780 ± 51*
НАД+/ НАДН в мітохондріях	11,00 ± 0,98	6,20 ± 0,54*	9,50 ± 0,72*
НАДФ+/НАДФН в цитоплазмі	0,033 ± 0,001	0,033 ± 0,001	0,036 ± 0,002

Величина співвідношень НАДФ+/НАДФН у цитоплазмі клітин печінки щурів нтактної та дослідних груп не змінюється. З іншого боку, величина співвідношення НАД+/НАДН у мітохондріях клітин печінки щурів, яким вводили цезію та стронцію хлориди, зменшується відповідно на 44 та 13%. Отже, надлишок солей цезію та стронцію в організмі щурів впливає на перебіг реакцій циклу трикарбонових кислот та гліколізу в печінці, змінюючи інтенсивність перебігу окисно-відновних процесів.

Дослідження вмісту продуктів азотного обміну (аміак, сечовина, глутамінова кислота та глутамін), які використовуються для діагностики фізіологічного стану організму за умов отруєння показало, що в крові щурів, яким вводили розчини цезію стронцію, знижується концентрація глутаміну в середньому відповідно на 15,7 та 23,0% і аміаку - на 50,2 та 38,6%, а рівень сечовини і глутамату підвищується на 39,0 і 22,4% та 37 і 18% (табл. 10).

Таблиця 10. Вміст продуктів азотного обміну в крові щурів, отруєних цезієм стронцієм, мкмоль/мл (М ± m, n = 8)

Показник	Група
Показник	інтактні щури	щури, отруєні CsCl	щури отруєні SrCl2
Аміак	19,96 ± 1,65	9,95 ± 0,89*	12,25 ± 0,95*
Глутамін	18,9 ± 1,68	15,93 ± 1,46*	14,56 ± 1,41*
Сечовина	11,53 ± 0,97	18,91 ± 0,87*	14,86 ± 0,94*
Глутамінова кислота	0,679 ± 0,031	1,076 ± 0,062*	0,82 ± 0,04*

Це може вказувати на те, що інтенсивність утилізації амонійного азоту переважа над процесами амонієгенезу, що й зумовлює зменшення концентрації аміаку в кров отруєних тварин порівняно з інтактними. Зазначене припущення підтверджується зниженням активності АсАТ та АлАТ у крові щурів, отруєних цезію хлоридом відповідно на 23,6 та 21,6%, а стронцію хлоридом – на 31,9 та 18,5% порівняно з нтактними тваринами.

Отриман результати дозволяють припустити, що іони важких металів зумовлюють зниження активності ферментів та уповільнення процесів переамінування амінокислот. Відомо (Корнілова С.В., 1986; Мацевич Л.Л., Лукаш Л.Л., 2001; Мудрий І.В., Короленко Т.К., 2002), що амінотрансферази, як і інші ферменти, містять у своєму складі певну кількість HS-груп і тому дуже чутливі до дії таких токсикантів.

Результати досліджень параметрів кислотно-лужного стану крові щурів, отруєних стронцію хлоридом, свідчать про те, що токсичні дози цього металу призводять до змін відповідних показників (табл. 11). При цьому величина рН крові зміщується в кислий бік: з 7,35 у інтактних щурів до 7,23 у отруєних. У цих тварин також знижуються рівень р СО2 - на 15,2%, величина [НСО3-] - на 18,1%, вміст СО2 заг. - на 30,2%, значення ЗБО - на 37,4%, рівень р О2 - на 36,4%. Такий характер змін свідчить про виникнення стану метаболічного ацидозу в організм отруєних тварин.

Таблиця 11. Кислотно-лужний стан крові щурів, отруєних стронцію хлоридом (М ± m, n = 8)

Показник	Група
Показник	інтактні щури	щури, отруєні SrCl2	щури, отруєні SrCl2 з HCl	щури, отруєні SrCl2 з NaHCO3
рН	7,34 ± 0,01	7,23 ± 0,01	7,12 ± 0,01	7,36 ± 0,01
р О2, мм.рт.ст.	53,41 ± 2,47	33,96 ± 2,27*	28,64 ± 2,54*	42,25 ± 3,01*
р СО2, мм.рт.ст.	32,13 ± 1,87	27,25 ± 1,34*	24,34 ± 1,27*	41,24 ± 2,49*
СО2, заг., ммоль/л	21,45 ± 1,67	17,28 ± 1,34*	13,11 ± 1,21*	28,12 ± 2,72*
[НСО3-], ммоль/л	20,33 ± 1,58	16,65 ± 1,43*	12,34 ± 0,98*	27,25 ± 1,01*
ЗБО, ммоль/л	-5,76 ± 0,18	-9,20 ± 0,41*	-10,90 ± 0,54*	-4,95 ± 0,41*

Ц дані вказують також на те, що отруєні стронцію хлоридом тварини, яким уводили хлоридну кислоту, знаходяться в стані експериментального метаболічного ацидозу. Це супроводжується зниженням величини рН до 7,12, вмісту СО2 заг. - на 40,8%, рівня р СО2 - на 24,2%, величини [НСО3-] - на 39,3%, значення ЗБО - на 47,1% і рівня р О2 - на 46,4%.

В отруєних стронцієм щурів, які додатково отримували натрію гідрокарбонат нормалізуються показники кислотно-лужного стану, за винятком підвищення концентрації бікарбонатів на 25,4% та СО2 заг. - на 27,3%.

Аналогічний характер змін КЛС спостерігається і в щурів, отруєних цезієм (табл. 12). Про це свідчить зміщення показників КЛС в отруєних тварин у напрямі розвитку метаболічного ацидозу. Отруєні цезієм тварини, яким вводили хлоридну кислоту, перебувають у стані метаболічного ацидозу, а ті, що отримували натрію гідрокарбонат - у стані компенсованого алкалозу.

Таблиця 12. Кислотно-лужний стан крові щурів, отруєних цезію хлоридом (М ± m, n = 8)

Показник	Група
Показник	інтактні щури	щури, отруєні CsCl	щури, отруєні CsCl з HCl	щури, отруєні CsCl з NaHCO3
рН	7,34 ± 0,01	7,22 ± 0,01	7,11 ± 0,03	7,37 ± 0,03
р О2, мм.рт.ст.	53,41 ± 2,47	34,45 ± 2,51*	31,04 ± 1,34*	39,27 ± 2,10*
р СО2, мм.рт.ст.	32,13 ± 1,87	26,21 ± 1,49*	23,98 ± 2,05*	39,75 ± 1,34*
СО2 заг., ммоль/л	21,45 ± 1,67	16,58 ± 1,34*	14,21 ± 0,98*	27,69 ± 2,35*
[НСО3-], ммоль/л	20,33 ± 1,58	15,08 ± 1,44*	13,14 ± 1,31*	26,59 ± 1,95*
ЗБО, ммоль/л	-5,76 ± 0,18	-9,83 ± 0,78*	-11,01 ± 0,99*	-4,98 ± 0,59*

Показано, що зміна параметрів КЛС крові в бік ацидозу сприяє прискореній елімінац кадмію з організму щурів. Це зумовлюється підвищенням ступеня іонізації та розчинності важких металів за вказаних умов (Мельникова Н.М. та ін., 2007).

Нами було досліджено вплив метаболічного ацидозу й алкалозу на інтенсивність накопичення та виведення стронцію і цезію з органів отруєних щурів (табл. 13).

Таблиця 13. Вміст стронцію в органах отруєних щурів за умов зміни показників кислотно-лужного стану крові, мг/кг (М ± m, n = 8)

Органи	Група
Органи	інтактні щури	щури, отруєні SrCl2	щури, отруєні SrCl2 з HCl	щури, отруєні SrCl2 з NaHCO3
М’язи	0,061 ± 0,005	0,102 ± 0,015*	0,065 ± 0,002**	0,091 ± 0,015*
Печінка	0,040 ± 0,005	0,061 ± 0,003 *	0,042 ± 0,004**	0,051 ± 0,006*
Серце	0,0045 ± 0,0003	0,0090 ± 0,0007 *	0,0080 ± 0,0008*	0,009 ± 0,001*
Нирки	0,010 ± 0,001	0,017 ± 0,002 *	0,011 ± 0,001**	0,015 ± 0,001*
Кістки	0,065 ± 0,004	0,332 ± 0,025 *	0,121 ± 0,012**	0,330 ± 0,040*