|
МЕХАНІЗМИ ІНТОКСИКАЦІЙ УДК 577.118/124:612.1:599.23 Д.О. Мельничук, академік НАН України, Н.М. Мельникова, к.б.н., Є.А. Деркач ВПЛИВ РІЗНИХ УМОВ АНТИОКСИДАНТНОГО ЗАХИСТУ НА КУМУЛЯЦІЮ КАДМІЮ ТА БІОХІМІЧНУ ХАРАКТЕРИСТИКУ КРОВІ БІЛИХ ЩУРІВНаціональний аграрний університет, м. Київ, Україна У зв'язку зі збільшенням забруднення навколишнього середовища важкими металами актуальним є встановлення механізмів їх впливу на організм людини та тварин. Інтоксикація, що її викликають важкі метали, супроводжується негативними змінами метаболічних процесів, сприяючи розвитку патологічного стану організму [1]. Серед важких металів, які суттєво впливають на функції органів та систем людини і тварин, за токсичністю одне з перших місць посідає кадмій [2]. Накопичення кадмію в різних органах тварин залежить від шляхів його надходження в організм [3]. Важкі метали в організмі інтенсивно кумулюються в тканинах і органах з посиленням процесів вільнорадикального окислення і змінами біохімічних характеристик крові. Тому, з метою корекції порушень, що виникають в організмі під впливом важких металів, необхідне активне використання антиоксидантних засобів. При цьому важливо встановити не лише ефективність застосування антиоксидантів з метою зменшення кумулятивної здатності кадмію в організмі тварин, але й визначити, як впливають на даний процес різні умови їх введення, як змінюється біохімічна характеристика крові. Матеріали та методи дослідження Дослід проводили на базі кафедри біохімії тварин, якості та безпеки сільськогосподарської продукції, віварію факультету ветеринарної медицини Національного аграрного університету та лабораторії якості та безпеки продукції АПК. Дослідження проведено на 30 статевозрілих самцях щурів лінії Вістар з масою тіла 180—200 г. Щури всіх дослідних груп отримували сульфат кадмію в дозі 0,134 мг/100 г [4, 5]. Введення щурам антиоксидантів проводилось до, а також після надходження сульфата кадмію. Селеніт натрію розчиняли в 0,9% розчині NaCl і вводили внутрішньоочеревинно в дозі 2 мг/кг маси тіла [6]. a-Tокоферолу ацетат вводили внутрішньом'язево в дозі 10 мг на 100 г маси тіла в олії [7]. Контрольним тваринам вводили відповідний об'єм фізіологічного розчину. Тварин декапітували під ефірним наркозом на 14 добу від початку досліду. Для дослідження кумуляції кадмію у дослідних щурів відбирали печінку, нирки, селезінку, серце та легені. Кров відбирали для проведення біохімічної характеристики. Визначення вмісту кадмію в цих органах проводили на атомно-абсорбційному спектрофотометрі AAS-30 фірми "Карл Цейс" (Німеччина). Зразки проб для проведення аналізу готували методом сухого озолення [8]. В крові визначали вміст глюкози, білку, а також активність аланінамінотрансферази і аспартатамінотрансферази на приладі Microlab-200 (Нідерланди). Дослідження проводили згідно з методиками, що викладені в інструкції, з використанням стандартних наборів реагентів. Результати досліджень піддавали статистичному аналізу. Достовірність результатів визначали, використовуючи критерій Ст'юдента. Зміни вважали вірогідними при р<0,05. Результати та їх обговорення З табл. 1 видно, що введення щурам сульфата кадмію супроводжується підвищенням його вмісту в усіх досліджуваних паренхіматозних органах. Найвищий вміст кадмію зафіксований в органах щурів другої дослідної групи, які отримували тільки сульфат кадмію. В печінці і нирках відмічена максимальна концентрація кадмію — 31,05 і 17,16 мг/кг, відповідно. Інтенсивне включення кадмію саме в тканину печінки і нирок пов'язане, насамперед, з високою активністю біохімічних процесів, які відбуваються в цих органах [9]. Збільшення вмісту кадмію в печінці можна пояснити тим, що цей орган здатен синтезувати металотіонеїн, який зв'язує кадмій [10]. Висока інтенсивність накопичення кадмію в організмі щурів цієї дослідної групи пов'язана з пригніченням активності Se-залежного ферменту глутатіонпероксидази. Функціональна роль глутатіонпероксидази полягає в тому, що руйнуючи токсичні гідроперекиси та захищаючи мембранні та немембранні компоненти клітин від шкідливої дії самих перекисів, вона тим самим запобігає подальшому розпаду на вільні радикали. Отже, низька активність ферментів антиоксидантної системи може призвести до збільшення вмісту вільних радикалів, внаслідок чого зростає токсичний ефект ксенобіотиків з нагромадженням перекисів ліпідів, порушенням клітинної проникності та інших проявах активації пероксидного окислення ліпідів [11]. Сполуки селену характеризуються антидотною ефективністю відносно солей кадмію. Механізм захисної дії селену обумовлений його взаємодією з солями важких металів з наступним утворенням біологічно неактивних селенідів, які кумулюються у вигляді нерозчинних сполук, при цьому комплекс селену та кадмію з'єднується з білками та накопичується у клітинах проксимальних канальців нирок [12]. Попереднє введення тваринам антиоксидантів значно зменшує кумулятивну здатність кадмію (табл. 1). Показано, що в четвертій дослідній групі, тварини якої отримували селеніт натрію на протязі перших 3 діб до введення сульфату кадмію, відмічається найнижча концентрація цього металу. Так, у цих тварин вміст кадмію в печінці в 2,4 рази, в нирках в 2,3 рази нижчий, порівняно з щурами, яким вводили лише сульфат кадмію. Рівень кадмію в селезінці, серці та легенях є незначним, оскільки дані органи, на відміну від печінки та нирок, не виконують в організмі значної детоксикаційної функції. Це пояснюється також менш інтенсивним рівнем метаболічних процесів в даних органах. В групі отруєних кадмієм тварин найнижчий його вміст відмічений в серці — у 29 разів менше, порівняно з печінкою — органом, що найбільш інтенсивно кумулює даний важкий метал. При цьому в легенях вміст кадмію у 19,9 разів, в селезінці у 10,2 рази нижчий, порівняно з печінкою. Відмічений позитивний ефект a-токоферолу ацетату, але при цьому рівень кадмію в усіх досліджуваних органах є дещо вищим, ніж при застосуванні селену. В усіх випадках реєструвався позитивний ефект антиоксидантів стосовно зменшення кумуляції та підвищення елімінації кадмію. Захисна дія сполук селену та вітаміну Е виявлялась як у щурів, які попередньо отримували антиоксиданти, так і у щурів, яким антиоксиданти були введені на фоні отруєння кадмієм. Так, в печінці щурів п'ятої дослідної групи, яким після кадмію був введений a-токоферолу ацетат, вміст металу на 44%, в нирках на 23,3% нижчий, ніж у тварин, що не отримували антиоксидантів (табл. 1). Надлишкове накопичення кадмію в органах справляє суттєвий негативний вплив на ферментний, вуглеводний та білковий обмін (табл. 2). При застосуванні антиоксидантів проявляється їх корегуюча дія відносно даної патології. Зростання активності ферментів аланінамінотрансферази і аспартатамінотрансферази свідчить про гепатотоксичну дію сполук кадмію, а також про порушення реакцій дезамінування і переамінуванння. Рівень аланінамінотрансферази — ферменту, що каталізує обернений перенос аміногруп з аланіну на a-кетоглутарову кислоту з утворенням пірувату [13], є максимально високим в групі тварин, отруєних кадмієм — активність даного ферменту зростає на 62,6% порівняно з інтактними тваринами. В той же час, зростання активності аланінамінотрансферази в групі отруєних тварин, яким попередньо вводили селен, є досить незначним. Така сама закономірність характерна для аспартатамінотрансферази — ферменту, що каталізує обернений перенос аміногрупи з аспартату на a-кетоглутарову кислоту з утворенням оксал-ацетату [13]. Максимальне зростання активності аспартатамінотрансферази відмічається в групі тварин, отруєних кадмієм (29,4%), і мінімальне — в групі тварин, яким попередньо вводився селен, порівняно з інтактними тваринами. Вітамін Е поступається за своїми гепатопротекторними властивостями селену — зростання активності аланінамінотрансферази становить 34,4% порівняно з інтактними тваринами. Зростання активності даних ферментів є реакцією організму на введення гепатотоксичної речовини — сульфата кадмію, при цьому в групах тварин, яким попередньо вводили антиоксиданти, показники активності є найбільш наближеними до фізіологічних значень. Доведено, що застосування антиоксидантів з профілактичною метою виявляється значно ефективнішим, ніж введення їх на фоні отруєння [14, 15]. На наш погляд, це можна пояснити тим, що попередня активізація захисних систем організму попереджує накопичення даного ксенобіотику, але виявляється не досить ефективною щодо виведення вже зв'язаного кадмію у формі різних органічних сполук. Значних пошкоджень завдає кадмій ниркам, що проявляється порушенням їх метаболізму, процесів клубочкової фільтрації і канальцієвої реабсорбції, підвищенням виділення білку [16]. Внаслідок цього значно зменшується концентрація загального білка в крові, виникає гіпопротеїнемія. Так, у тварин, отруєних кадмієм, концентрація загального білку на 12,3% нижче ніж у тварин інтактної групи, при цьому найменш виражені порушення ниркової діяльності зафіксовані у тварин, що попередньо отримували селен — зниження концентрації білку було незначним. Зміна рівня глюкози в крові свідчить про порушення вуглеводного обміну. Це можна пояснити виникненням кадмієвої інтоксикації, яка лежить в основі печінкової та ниркової недостатності, що, в свою чергу, призводить до виникнення патологічної гіперглікемії. Найвищий рівень глюкози відмічається в групі тварин з кадмієвою інтоксикацією — на 13,2% більше ніж у інтактних (табл. 2). При введенні антиоксидантів тваринам 3—6 дослідних груп зростання рівня глюкози в крові є незначним. Таким чином, отримані дані дозволяють стверджувати про гепато- і нефротоксичний ефект, що його завдають іони кадмію. Введення в організм антитоксидантів призводить до вірогідного зменшення рівня кадмію в усіх досліджуваних паренхіматозних органах. Застосування селеніту натрію та вітаміну Е у профілактичному режимі є більш ефективним, ніж їх введення на фоні вираженої кадмієвої інтоксикації. Отруєння тварин сульфатом кадмію негативно впливає на досліджені біохімічні показники крові, при цьому виявлена можливість їх ефективної корекції за допомогою антиоксидантів, які знижують кумулятивну здатність кадмію, що призводить до зменшення токсичного ефекту даного ксенобіотика. Література |