ВПЛИВ АНТИОКСИДАНТІВ НА МІНЕРАЛЬНИЙ СКЛАД КРОВІ МОЛОДИХ ТА СТАРИХ ЩУРІВ ДЛЯ УМОВ ОТРУЄННЯ СУЛЬФАТОМ КАДМІЮ

Національний аграрний університет, м. Київ, Україна

В умовах збільшення техногенного забруднення довкілля одним з пріоритетних напрямів у токсикології є вивчення особливостей та механізмів дії найбільш поширених ксенобіотиків — факторів ризику багатьох хвороб. До цих факторів, зокрема, належать солі важких металів і особливе місце серед них займає кадмій [15, 16]. Інтерес до вивчення механізму впливу кадмію на живі системи обумовлений його специфічними властивостями: тривалим періодом напіввиведення, високою здатністю до накопичення, канцерогенною та мутагенною активністю [3].

Враховуючи, що з віком компенсаторні можливості організму зменшуються, можно припустити, що певні зміни відбуваються і в механізмах, які забезпечують сталість мінерального гомеостазу [13]. З віком прогресивно знижується активність супероксиддисмутази, а поряд з цим захист клітин від ліпоперекисів [9]. Процеси мінералозабезпечення у тварин різних вікових груп під впливом ксенобіотиків також можуть зазнавати певних змін та по-різному реагувати на корегуючі впливи, що важливо для прогнозу розвитку будь-якого патологічного процесу.

Відомо, що такі біогенні макроелементи як натрій, калій, магній, кальцій, фосфор приймають участь у багатьох біохімічних процесах в організмі. Доведена їх участь у підтриманні кислотно-лужного стану в організмі, осмотичного тиску, згортанні крові, цілісності клітинних мембран, процесах гліколізу, глікогенолізу [14].

У складній системі біохімічної адаптації організму до токсичних впливів важливого значення набуває застосування антиоксидантів, як перспективних засобів, що гальмують утворення вільних радикалів та продуктів перекисного окислення ліпідів, тим самим забезпечуючи високий рівень обміну речовин та енергії. В літературі недостатньо приведено даних щодо вікових змін мінерального складу крові як одного з показників гомеостазу тварин, отруєних солями важких металів, а також в умовах антиоксидантного захисту, що і стало метою нашого дослідження.

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. Експерименти проведені на щурах-самцях лінії Вістар різних вікових груп: молоді (3 міс) та старі (18 міс). Щури дослідних груп були отруєні сульфатом кадмію внутрішньоочеревинно в дозі 67 мг/кг, що дорівнює 1/50 DL₅₀ [6]. Селеніт натрію вводили внутрішньоочеревинно в дозі 2 мг/кг маси тіла [2], a-токоферолу ацетат внутрішньом'язево в дозі 10 мг/100 г в розчині олії [1]. Контрольним тваринам вводили відповідний об'єм фізіологічного розчину. Експериментальні дослідження були проведені за наступною схемою: I група — інтактні тварини; II група — отруєні сульфатом кадмію (контроль); III та IV групи — яким вводили антиоксиданти з четвертої доби отруєння сульфатом кадмію до завершення досліду. В кожній групі було по 5 щурів. Дослід тривав 14 діб, після чого тварин декапітували під ефірним наркозом та відбирали зразки крові. В плазмі крові визначали вміст натрію, калію, магнію, кальцію, фосфору на біохімічному аналізаторі "Мicrolab-200" (Нідерланди). Отримані результати досліджень обчислені статистично з підрахуванням t-критерія Ст'юдента.

Результати та їх обговорення

Дослідження мінерального складу крові дослідних щурів показали, що введення сульфату кадмію призводить до певних змін.

Відомо, що має місце зв'язок між концентрацією різних електролітів плазми крові та внутрішньоклітинною рідиною. Зміни вмісту одного з електролітів ведуть за собою зміни вмісту інших [3].

У щурів двох вікових груп, отруєних сульфатом кадмію, виявлялась тенденція до незначного зменшення вмісту натрію у крові, порівняно з інтактними (табл. 1, 2)

Раніше нами встановлено [11], що в умовах дії солей важких металів в організмі виникає гіперглікемічний стан, який може розглядатися як компенсаторна реакція на дію токсичної речовини. На фоні гіперглікемії може відбуватися зменшення вмісту натрію внаслідок перерозподілу останнього між внутрішньоклітинною та позаклітинною рідинами. Застосування антиоксидантів селеніту натрію та вітаміну E сприяє незначному підвищенню вмісту натрію у крові, порівняно з щурами, які одержували тільки сульфат кадмію.

Калій є переважно внутрішньоклітинним електролітом, здійснює регуляцію кислотно-лужного стану в організмі, приймає участь у вуглеводному та білковому обміні. Слід відмітити значення калію (як і натрію) в утворенні мембранних потенціалів дії — основи всіх інформаційних систем в організмі[8]. У дослідних щурів двох вікових груп також відбувалось зменшення рівню калію на 14%, порівняно з інтактними. Відомо, що кадмій кумулюється переважно в печінці та нирках, зумовлюючи порушення їх функції [12]. Тому уражені клітини нирок не спроможні реабсорбувати натрій та калій, внаслідок чого і зменшується їх вміст у плазмі. Застосування антиоксидантів селеніту натрію та вітаміну E сприяє збільшенню на 13% вмісту калію у плазмі старих щурів та на 15,4% — у молодих, порівняно з контрольними. Напевно, ці антиоксиданти стабілізують мембрану клітин нирок з послідуючим відновленням вмісту натрію та калію до межі фізіологічних коливань.

У отруєних щурів виявлялась тенденція до зменшення вмісту магнію: на 13,6% у молодих щурів та на 12,5% — у старих. Можливо, механізм зменшення концентрації магнію пов'язаний з надмірною його екскрецією з сечею. Введення селеніту натрію та вітаміну E сприяє збільшенню вмісту магнію у крові молодих тварин на 11 та 14,2%, відповідно та незначному збільшенню у старих, порівняно з контролем. У молодих щурів всі обмінні процеси протікають більш інтенсивно, ніж у старих, відповідно з чим і реакція організму на введення кадмію є більш вираженою. При введенні антиоксидантів селеніту натрію та вітаміну E виявляється відновлення іонного складу крові (табл. 1). Це вказує на те, що антиоксиданти стимулюють існуючі у тварин власні антиоксидантні ресурси, які активно діють у молодому віці [5].

У дослідних щурів виявлялась тенденція до зменшення вмісту кальцію: на 11% у молодих, на 14% у старих, відносно інтактних. Також реєструвалось і зменшення фосфору: на 22,4% у молодих щурів, та на 12% — у старих. Відомо [4], що кадмієва інтоксикація проявляється ураженням ниркових канальців та остеомаляцією. В нирках утворюється активний метаболіт вітаміну Д₃, який сприяє утворенню кальційзв'язуючого білка та мінералізації кісткової тканини. При хронічній нирковій недостатності порушується синтез активного метаболіту вітаміну Д₃ в нирках, внаслідок чого і зменшується вміст кальцію та фосфору у крові. Використання селеніту натрію та вітаміну E збільшує вміст кальцію у щурів двох вікових груп, порівняно з контролем. Ці антиоксиданти сприяють збільшенню рівня неорганічного фосфору на 19,6 та 17,8% у молодих щурів відповідно, та відновлюють його вміст у старих тварин. Можливо, селеніт натрію та вітамін Е інтенсифікують енергоутворювальні реакції в мітохондріях, необхідні для енергетичного забезпечення біосинтетичних процесів кісткової тканини [4], тим самим ефективно відновлюючи рівень кальцію та фосфору.

З аналізу проведених досліджень можна заключити, що у щурів старої вікової групи відмічається незначне відновлення електролітного складу крові до межі фізіологічних коливань. Це може погоджуватися з тим, що при старінні зменшується ефективність захисних систем організму, які контролюють інтенсивність перекисного окислення ліпідів: зменшується вміст природних антиоксидантів, збільшується кількість молекул, руйнуючих перекиси ферментів [7, 10]. У старому віці спостерігається сповільнення всіх обмінних процесів в організмі, відповідно з чим і реакція на введення токсичної речовини є найменш вираженою.

Таким чином, віковий аспект тварин є одним із факторів, який слід враховувати при вивченні механізму дії важких металів на організм та шляхів його корекції.

На моделі кадмієвої інтоксикації виявляється тенденція до зменшення основних електролітів крові у дослідних щурів різних вікових груп. Відомо, що хронічне надходження кадмію в організм є причиною порушення діяльності нирок [15], які здійснюють регуляцію мінерального обміну, а це може обумовити зменшення основних електролітів крові. Ефективність антиоксидантів селеніту натрію та вітаміну E в найбільшій мірі виявилась у щурів молодої групи. Це вказує на те, що селеніт натрію та вітамін E стимулюють власну антиоксидантну систему організму тварин, яка активно діє у молодому віці.

Література
1. Абдуллаев Г.Б., Гасанов Г.Г., Джабаров М.И., Джафаров А.И. Селен в биологии // Баку: "Элм", 1977. —Книга 3. —С. 46—50.
2. Абдуллаев Г.Б., Гасанов Г.Г., Перелыгин В.В., Бабаев И.Р. Селен в биологии // Баку: "Элм", 1976. —Книга 1. —С. 128—132.
3. Авцын А. П., Жаворонков А. А., Рош М. А. Микроэлементозы человека. —М.: Медицина. —1991. —496 с.
4. Бабарыкин Д.А. Нарушение обмена кальция и витамина Д при хронической почечной недостаточности и возможные пути его коррекции // Автореф. дис. … канд. мед. наук. —М., 1980. —23 с.
5. Воскресенский О.Н, Жутаев И.А., Бобырев В.Н., Безуглый Ю.В. Антиоксидантная система, онтогенез и старение (Обзор) // Вопр. мед. химии. —1982. —№1. —С. 14—25.
6. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV груп: Под ред. В.А.Филова и др. —Л.: Химия, 1988. —С. 164.
7. Гоженко А.И., Доломатов С.И., Романив Л.В., Доломатова Е.А., Карчаускас В.Ю. Значение возрастных особенностей в реакции почек крыс на однократное введение дихлорида кадмия // Бук. мед. вісн. —2003. —Т. 7, №1—2. —С. 27—30.
8. Горн М.М., Хейтц У.И., Сверинген П.Л. Водно-электролитный и кислотно-основной балланс. —М., 2000. —320 с.
9. Жалко В.Ф. Водно-электролитный обмен и кислотно-основное состояние в норме и при патологии —Киев: Здоровье, 1989. —194 с.
10. Матолінець О.М. Вікові особливості антиоксидантної системи у тварин з кадмієвим токсикозом // Мед. хімія. —2000. —Т. 2, №1. —С. 44—47.
11. Мельникова Н.М., Зікій Н.М. Дія селену на вміст глюкози крові щурів, токсикованих кадмієм // I Конференція професорсько-викладацького складу і аспірантів Навчально-наукового інституту ветеринарної медицини, якості і безпеки продукції АПК. Тези доповідей —Київ, 2002. —С. 63.
12. Мельникова Н.М., Калінін І.В., Шепельова І.А., Деркач Є.А., Зікій Н.М. Порівняльна характеристика впливу дії селеніту натрію та вітаміну Е на накопичення кадмію в органах щурів // II Конференція професорсько-викладацького складу і аспірантів Навчально-наукового інституту ветеринарної медицини, якості і безпеки продукції АПК. Тези доповідей. —Київ, 2003. —С. 85—86.
13. Мельничук Д.О., Михайловський В.О. Механізми метаболічної адаптації // Укр. біохім. журн. —2000. —Т. 72. —№4—5. —С. 70—80.
14. Москалев Ю.И. Минеральный обмен. —М.: Медицина, 1985. —280 с.
15. Николаев В.А., Лебеденко И.Ю. Токсикология кадмия // Пробл. стомат. нейростомат. —1999. —№1. —С. 48—53.
16. Трахтенберг И.М. Тяжелые металлы как химические загрязнители производства и окружающей среды // Довкілля та здоров'я. —1997. —№2. —С. 48—51.

| Зміст |