ЖИРНОКИСЛОТНИЙ СКЛАД ЛІПІДІВ ГОЛОВНОГО МОЗКУ ЩУРІВ ПРИ ТОКСИЧНОМУ УРАЖЕННІ 1,2-ДИХЛОРЕТАНОМ ТА ВВЕДЕННІ НІКОТИНАМІДУ

Національний медичний університет ім. О.О. Бомольця, м. Київ

Згідно з існуючими оцінками, отруєння хлоралканами посідають 2—3 місце в структурі гострих інтоксикацій населення різними ксенобіотиками, а серед хлоралканів провідне місце (близько 90% всіх випадків гострих отруєнь) займають 1,2-дихлоретан та тетрахлорметан [11, 13].

1,2-Дихлоретан — ксенобіотик, який використовується для синтезу вінілхлориду та етилендіаміну, є широко розповсюдженим органічним розчинником для застосування в промисловості, побуті та сільському господарстві в якості фуміганту [7, 9]. Світове виробництво 1,2-дихлоретану досягає десятків мільйонів тон (23 млн т у 1981 р.), ця сполука знаходиться на 15-му місті серед найбільш вживаних хімічних речовин у США [9]. Враховуючи виражені ефекти 1,2-дихлоретану та інших галогеноалканів стосовно центральної нервової системи, наявність наркотичної дії, засто-сування цієї сполуки, як і інших промислових органічних розчинників, має важливе медикосоціальне значення в практиці інгаляційних інтоксикацій.

За даними Центру лікування отруєнь НДІ швидкої медичної допомоги ім. Н.В. Склифосовського (м. Москва), особи, що зазнали отруєнь 1,2-дихлоретаном, складають близько 5% від загальної кількості пацієнтів. При цьому такі отруєння відзначаються вкрай важким клінічним перебігом із швидким розвитком токсичної коми та високою летальністю (від 50 до 96%) [11, 13].

Подібно до інших хлоралканів, 1,2-дихлоретан, надходячи в організм людини або теплокровних тварин, ушкоджує мембранні структури багатьох органів і тканин, зокрема печінки, міокарду, головного мозку, нирок, призводячи до важких некрозодистрофічних уражень. Клінічно нейротоксикоз при отруєнні 1,2-дихлоретаном проявляється розвитком гострої або хронічної енцефалопатії у вигляді порушень свідомості, мозочкових та екстрапірамідних розладів, глибоких психічних та астено-вегетативних зсувів [2, 9, 11, 13, 14]. Патоморфологічні зміни в тканині головного мозку людей, загиблих внаслідок гострого отруєння 1,2-дихлоретаном, характеризуються як гостра токсико-гіпоксична енцефалопатія із наявністю у всіх відділах мозку периваскулярних осередків випадіння нейронів та дифузного гострого каріоцитолізу, гідропічними змінами нервових клітин, головним чином у корі великих півкуль, проліферацією дренажних форм олігодендроглії [2].

Крім безпосередніх мембранотропних ефектів гідрофобних та ліпофільних молекул хлоралканів, явища токсичної енцефалопатії, що розвиваються внаслідок інгаляційного, перорального або трансдермального над-ходження в організм 1,2-дихлоретану та тетрахлорметану, можуть бути також зумовлені несприятливою дією щодо клітинних елементів головного мозку токсичних метаболітів (білірубіну, аміаку, продуктів метаболізму амінокислот в кишечнику) та продуктів біотрансформації ксенобіотиків, які накопичуються в організмі внаслідок порушення детоксикаційної функції гепатоцитів [5].

Незважаючи на високу небезпечність для організму людини гострих та хронічних інтоксикацій 1,2-дихлоретаном, біохімічні та біофізичні механізми ушкодження мембранних структур головного мозку при інтоксикації цією сполукою лишаються значною мірою нез'ясованими, у зв'язку з чим антидотна терапія інтоксикацій хлоралканами відсутня, а засоби фармако-логічної корекції є малоефективними. Було висловлене припу-щення стосовно неспрятливої дії хлоралканів на стан рідкокристалічної фази субклітинних мембран, що модифікує умови генерації мембранного потенціалу та спричиняє пригнічення синаптичних процесів [17]. В наших дослідженнях [8] встановлено, що за умов одноразового введення щурам 1,2-дихлоретану в синаптосомах головного мозку спостерігаються зниження активності Na⁺, K⁺-ATФази та швидкості енергозалежного зворотнього поглинання пресинаптичними нервовими закінченнями [2-¹⁴C] серотоніну, що також може вказувати на ушкодження ліпідного матриксу субклітинних мембран нервових клітин.

Метою цієї роботи було вивчення змін у складі жирнокислотних фракцій ліпідів головного мозку за умов гострого отруєння щурів 1,2-дихлоретаном та дослідження можливостей корекції біохімічних змін в ліпідах головного мозку експериментальних тварин введенням нікотинаміду — коферментного препарату з вираженими антитоксичними та антигіпоксичними властивостями.

Матеріали та методи дослідження

У роботі використовували щурів-самців лінії Wistаr масою 150—180 г. Отруєння 1,2-дихлоретаном спричиняли одноразовим внутрішньоочеревинним введенням ксенобіотику із розрахунку 3,0 мл/кг маси тіла у вигляді 25% розчину на рослинній олії. Дослідження проводили через 48 год після введення токсиканту. Тварин поділяли на 3 групи: 1-ша — контрольна (тварини, що отримували розчинник), 2-га — тварини, отруєні 1,2-дихлоретаном (дослідження через 48 год), 3-тя — тварини, отруєні 1,2-дихлоретаном (дослідження через 48 год), яким додатково вводили нікотинамід в дозі 200 мг/кг маси тіла внутрішньоочеревинно через 1, 24 та 36 год після отруєння.

Тварин декапітували під хлоруретановим наркозом, вилучали головний мозок. Тканини мозку гомогенізували у фізіологічному розчинi, підготовку біологічного матеріалу та газохроматографічний аналіз ліпідів тканин мозку проводили за методикою [3]. Піки жирних кислот ідентифікували шляхом порівняння термінів виходу відповідних стандартів. Кількісну оцінку та визначення відносного вмісту окремих фракцій жирних кислот проводили методом нормування площин піків метильованих похідних жирних кислот з розрахунком їх вмісту у відсотках. Результати обробляли методом варіаційної статистики з використанням t-критерію Стьюдента.

Результати та їх обговорення

За даними літератури [15], загальний вміст жирних кислот в головному мозку складає 20—25% від сухого залишку тканини, що в 1,5 рази більше, ніж в печінці та в 3—4 рази більше, ніж в серці. Така біохімічна особливість зумовлена високим вмістом в нервовій тканині, зокрема в мембранних структурах головного мозку, різних фракцій фосфоліпідів, які є основними ліпідними компонентами мембран нейронів та беруть активну участь в реалізації багатьох фізіологічних процесів у нервовій тканині. До того ж, біофізичні властивості мембранних фосфоліпідів і їх участь в організації ферментативних та іон-транспортуючих комплексів нейрональних мембран визначаються жирнокислотним складом окремих класів фосфоліпідів, який суттєво змінюється в умовах функціональної активності та розвитку патологічних процесів в головному мозку [12, 16].

Результати газохроматографічного аналізу ліпідних показників тканин мозку щурів, отруєних 1,2-дихлоретаном та в умовах введення нікотинаміду, наведені у таблиці.

Як видно з таблиці, у спектрі жирних кислот ліпідного екстракту тканини головного мозку щурів було ідентифіковано 7 найбільш інформативних жирних кислот: насичених — міристинова (С_14:0), пальмітинова (С_16:0), стеаринова (С_18:0) та ненасичених — олеїнова (С_18:1), лінолева (С_18:2), ліноленова (С_18:3), арахідонова (С_20:4).

Отруєння 1,2-дихлоретаном спричиняло значну модифікацію жирнокислотного складу ліпідів мозкової тканини щурів, при цьому спостерігалися різноспрямовані зсуви у змінах відносного вмісту окремих жирнокислотних фракцій. Зокрема, разом із зменшенням (на 34% порівняно з контролем) відносного вмісту стеаринової кислоти (С_18:0), відсотковий вміст мінорної насиченої кислоти — міристинової (С_14:0) зростав майже вдвічи (на 93%). Неоднозначні зміни відбувалися і у відносному вмісті окремих ненасичених жирних кислот: тоді як відсотки основної мононенасиченої жирної кислоти ліпідів більшості вищих тварин — олеїнової (С_18:1) та дієнової лінолевої (С_18:2) суттєво зменшувалися (на 40 та 37% порівняно з контролем, відповідно), відносний зміст поліненасиченої арахідонової кислоти (С_20:4) значно зростав (на 64%). Внаслідок цього сума поліненасичених жирних кислот (С_18:2+С_18:3+С_20:4) головного мозку тварин, отруєних 1,2-дихлоретаном, також дещо збільшувалась.

При аналізі змін у вмісті жирних кислот ліпідів головного мозку за умов токсичного ураження, треба, насамперед, враховувати суттєві відмінності у функціональному значенні та метаболізмі окремих жирнокислотних фракцій мембран клітин тваринних організмів. Зокрема, залишки мононенасичених та дієнових жирних кислот є нормальними компо-нентами більшості мембранних ліпідів нервової тканини, а саме плазматичних мембран нейронів та синаптичних везикул. Відомо, що жирні кислоти фосфоліпідів синаптосомальних мембран, у фосфатидилхоліновій фракції яких містяться головним чином С_16:0, С_18:0 та С_18:1, мають особливо високу інтенсивність обміну [12].

Хімічний аналіз ліпідів головного мозку людини показав, що у фракції гліцерофосфатидів сірої речовини головного мозку в 3—6 раз більше поліненасичених жирних кислот, особливо арахідонової (С_20:4) та докозо-гексаєнової (С_22:6), ніж в тій самій фракції мієлину [12]. Різниця хімічного складу ліпідів цих двох основних типів мембран головного мозку відображує відмінності у функціях, які вони виконують. Велика ненасиченість ліпідів синаптичних мембран необхідна, більш всього, для швидкого регулювання їх основних функцій, тобто змін проникності, активності ферментів, рухливості рецепторних білків і т.і.

До того ж, поліненасичені жирні кислоти, які входять до складу фосфоліпідів мембранних структур центральної нервової системи, є головними субстратами вільнорадикального перекисного окислення [1, 4]. Арахідонова кислота швидко метаболізується також за рахунок її використання в синтезі фізіологічно активних ейкозаноїдів. Високий вміст фосфоліпідів в головному мозку (більше 45% по відношенню до вільних ліпідів) є, з одного боку, джерелом продуктів ліпопереокислення, а з другого, являє собою потужний антиоксидантний фактор, який може гасити зростання вільнорадикальних реакцій ланцюгового окислення в нейронах [10]. Виходячи з цих уявлень, можна висунути припущення, що зміни вмісту вищих жирних кислот мозкової тканини внаслідок дії 1,2-дихлоретану є результатом активації процесу ліпідної пероксидації та подальшого компенсаторного біосинтезу окремих жирнокислотних фракцій, що відбу-вається в умовах хімічного пошкодження клітин головного мозку.

З метою дослідження можливостей протидії розвитку метаболічних порушень в тканині головного мозку щурів, спричинених 1,2-дихлоретаном, отруєним тваринам вводили нікотинамід. Під дією цього препарату в ліпідах мозкової тканини щурів спостерігали значно менші зміни жирнокислотного складу біологічних мембран. Зокрема, вміст насичених стеаринової та міристинової жирних кислот наближався до контрольних значень, нормалізувалися також концентрації ненасичених жирних кислот (олеїнової, лінолевої та арахідонової).

Ці результати відповідають отриманим нами раніше експериментальним даним щодо коригуючого впливу нікотинаміду стосовно показників обміну серотоніну та активності Na⁺, K⁺-ATФази синаптосомальних мембран в головному мозку щурів, отруєних 1,2-дихлоретаном. Відомо, що нікотинамід (вітамін РР) є основним попередником в біосинтезі нікотинамідних коферментів НАД та НАДФ — переносників електронів в окислювально-відновлювальних реакціях в мембранах мітохондрій, функціонування яких в умовах токсичного ураження клітин хлоралканами суттєво порушується [5, 11, 14]. Крім того, протекторна дія коферментного вітаміну може реалізуватись завдяки його здатності активувати процеси транспорту, утилізації та окислення глюкози — основного енергетичного субстрату мозку; висловлюється також припущення про безпосередню антиоксидантну дію нікотинаміду як піридинового похідного [6, 8]. Виходячи з викладеного, можна дійти висновку, що коферментний препарат нікотинамід є ефективним фармакологічним засобом, що протидіє несприятливим біохімічним зсувам в тканині головного мозку за умов токсичного ураження хлоралканами.

Література
1. Барабой В.А., Сутковой Д.А. Окислительно-антиоксидантный гомеостаз в норме и патологии. —К: Наукова думка, 1997. —Ч. 1. —202 с.
2. Бережной Р.В. Судебно-медицинская єкспертиза отравлений техническими жидкостями. —М.: Медицина, 1977. —208 с.
3. Гичка С.Г., Брюзгина Т.С., Вретик Г.М. Газохроматографический метод определения липидных показателей крови при ишемической болезни сердца // Укр. кард. журнал. —1998. —№ 7-8. —С. 50—52.
4. Губский Ю.И. Регуляция перекисного окисления липидов в биологических мембранах // Биохимия животных и человека. —1978. —Ч. 2. —С. 72—83.
5. Губский Ю.И. Коррекция химического поражения печени. —К.: Здоровья, 1989. —168 с.
6. Губський Ю.І., Горюшко Г.Г., Бобкова Л.С., Левицький Є.Л., Даниленко В.П., Афанасенко О.В. Вивчення взаємозвязків між антиоксидантними та квантово-механічними характеристиками похідних піридинкарбонових кислот // Вісник фармації. —2003. —Т. 33, №1. —С. 11—15.
7. Губский Ю.И., Долго-Сабуров В.Б., Храпак В.В. Химические катастрофы и экология. —К.: Здоров'я, 1993. —224 с.
8. Губський Ю.І., Яніцька Л.В., Великий М.М., Кучмеровська Т.М. Транспорт серотоніну та активність Na⁺, K⁺-АТФази в синаптосомах головного мозку щурів за умов отруєння 1,2-дихлоретаном та введення нікотинаміду //Укр. біохім. журнал. —2004. —Т. 76, №6. —С. 139—144.
9. 1,2-Дихлорэтан. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. —ВОЗ, Женева. —1990. —Т. 62. —80 с.
10. Журавлёв А.И. Сверхслабое свечение сыворотки крови и его значение в комплексной диагностики. —М: Мед. изд., 1977. —128 с.
11. Кокаровцева М.Г. Изыскание антидотного средства лечения отравлений дихлорэтаном на основе изучения его биотрансформации и природных механизмов обезвреживания. Автореф. .… дисс. докт. мед. наук. —Ленинград, 1982.
12. Крепс Е.М. Липиды клеточных мембран. —Л.: Наука, 1981. —180 с.
13. Лужников Е.А., Костомарова Л.Г. Острые отравления. —М.: Медицина, 1989. —432 с.
14. Нацюк М.В., Чекман И.С. Содержание никотинамидных коферментов в печени и миокарде крыс, отравленных дихлорэтаном // Бюлл. эксперим. биол. мед. —1975. —Т. 79, №4. —С. 58—60.
15. Никушкин Е.В. Перекисное окисление липидов в ЦНС в норме и при патологии // Нейрохимия. —1989. —Т. 8, №1. —С. 124-142.
16. Промыслов М.Ш. Обмен веществ в мозге и его регуляция при черепно-мозговой травме. —М: Мед. изд., 1984. —85 с.
17. Barceloux D.G. Halogenated Solvents. —In: Hazardous Materials Toxicology. Clinical Principles of Environmental Health / Eds.: J.B. Sullivan, G.R. Krieger. —Baltimore: Williams and Wilkins, 1992. —P. 845—852.

| Зміст |