УДК: 577.352:616.831:615.9:547.133:615.356:577.164.15:612.084

Ю.І. Губський, член-кор. АМНУ, Л.В. Яніцька, Т.С. Брюзгіна, М.М. Великий, д.б.н., Т.М. Кучмеровська, д.б.н.

КОРЕКЦІЯ НІКОТИНАМІДОМ ПОШКОДЖЕНЬ МЕМБРАННИХ СТРУКТУР ГОЛОВНОГО МОЗКУ ЩУРІВ В УМОВАХ ОТРУЄННЯ ТЕТРАХЛОРМЕТАНОМ

Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, м. Київ
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, м. Київ

В останні роки особливу увагу дослідників привертає токсикологія хлоралканів — тетрахлорметану та 1,2-дихлоретану — ксенобіотиків, які є органічними розчинниками та використовуються у промисловості в багатьох синтетичних процесах, сільському господарстві та побуті, є компонентами ракетних палив [1]. Подібно до інших хлоралканів, тетрахлорметан, надходячи в організм людини або теплокровних тварин, ушкоджує мембранні структури багатьох органів і тканин, зокрема печінки, міокарду, головного мозку, нирок. Враховуючи виражені несприятливі ефекти тетрахлорметану стосовно центральної нервової системи, наявність наркотичного ефекту, застосування цієї сполуки, як і інших органічних розчинників, має також важливе медико-соціальне значення в практиці токсикоманій [2]. Токсична енцефалопатія, що розвивається внаслідок інгаляційного або перорального надходження в організм хлоралканів, може бути, принаймні частково, зумовлена несприятливою дією щодо клітинних елементів головного мозку токсичних метаболітів (білірубіну, аміаку, продуктів метаболізму амінокислот в кишечнику) та продуктів біотрансформації ксенобіотиків, що накопичуються в організмі внаслідок порушення детоксикаційної функції гепатоцитів [3]

Разом з тим, незважаючи на потенційну небезпечність для організму людини хлоралканів (особливо тетрахлорметану), біохімічні та біофізичні механізми ушкодження структур головного мозку при інтоксикації цими сполуками лишаються недостатньо з'ясованими, у зв'язку з чим антидотна терапія інтоксикацій хлоралканами відсутня, а засоби фармакологічної корекції ураження клітин є малоефективними, що і обгрунтовує актуальність проведеного дослідження.

Матеріали та методи дослідження

У роботі використовували щурів-самців лінії Wistаr, масою 150—180 г. Тетрахлорметан вводили одноразово внутрішньошлунково із розрахунку 3,0 мл/кг маси тіла у вигляді 25% розчину на рослинній олії. Дослідження проводили через 48 год після введення токсиканту. Тварини поділяли на 3 групи: 1 група — контрольна (тварини, що отримували розчинник), 2 група — тварини, отруєні тетрахлометаном, 3 група — тварини, отруєні тетрахлорметаном, яким додатково вводили нікотинамід в дозі 200 мг/кг маси тіла внутрішньоочеревинно через 1, 24 та 36 год після отруєння.

З тканини головного мозку щурів виділяли синаптосомальну фракцію та мітохондрії, в яких визначали активності Na⁺, К⁺-АТФази, сукцинатдегідрогенази (СДГ) та показники транспорту серотоніну, як це описано раніше [4]. Жирнокислотні спектри ліпідів головного мозку досліджували методом газової хроматографії [5]. Статистичну обробку результатів здійснювали з використанням t-критерію Стьюдента.

Результати та їх обговорення

Важливу роль у механізмі збудження та створенні трансмембранного потенціалу нейронів відіграють транспортні Na⁺, К⁺-АТФази плазматичних мембран та синаптосом, активність якої залежить від стану ліпідного матриксу біомембран. Внаслідок дії ксенобіотиків хлорорганічного походження ліпідний матрикс біомембран порушується [6].

Представлені в табл. 1 дані свідчать, що через 48 год після введення тетрахлорметану активність na⁺, k⁺-АТРази синаптосом головного мозку щурів знижувалась на 38% у порівнянні з контролем. Зниження активності ферменту у нервових закінченнях вказує на наявність патологічних процесів у синаптосомах головного мозку, що узгоджується із подібним гальмуванням активності цього ензиму при хворобі Паркінсона, діабетичній нейропатії, енцефаломієлітi та ін. [7]. Оскільки фосфоліпіди займають важливе місце у структурно-функціональній організації транспортних АТРаз, то не виключено, що зміни активності na⁺, k⁺-АТРазної системи в синаптосомах головного мозку за інтоксикації тетрахлорметаном можуть бути обумовлені впливом токсиканту на фосфоліпідний склад плазматичних мембран.

При введенні нікотинаміду (НА) тваринам, які були отруєні тетрахлорметаном, спостерігалась коригуюча дія: активність ферменту була вище рівня отруєних тварин (на 45%), статистично не відрізняючись від значення у контрольних щурів (табл. 1). Ці дані узгоджуються з отриманими нами раніше результатами стосовно протекторної дії НА при ушкодженні синаптосомальних мембран 1,2-дихлоретаном [4].

Відомо, що структурна цілісність субклітинних органел, передусім мітохондрій, обумовлена головним чином їх ліпідними компонентами, зміни фізико-хімічного складу в значній мірі відображуються на активності їх ферментів. Тетрахлорметан суттєво пригнічує швидкість окиснення сукцинату в мітохондріях печінки щурів, який під впливом СДГ постачає електрони на убіхінон або безпосередньо на цитохром b, обминаючи першу ділянку енергетичного спряження [9].

Отримані нами результати (табл. 1) свідчать про зростання (на 18%) активності СДГ у грубій мітохондріальній фракції після отруєння тетрахлорметаном, а при введенні НА активність СДГ знижується на 33% відносно шурів, які не отримували цей препарат, що статистично не відрізняється від контрольних щурів.

Активність СДГ у очищеній мітохондріальній фракції, навпаки, знижується після введення тетрахлорметану на 14% по відношенню до контролю, а при корекції НА зростає на 13% відносно отруєних щурів. vОтримані результати спонукали нас вивчити механізм, який забезпечує вилучення нейромедіатору із синаптичної щілини та регулює його концентрацію в синаптосомах головного мозку за умов токсичного ураження тетрахлорметаном.

Через 48 год після отруєння тетрахлорметаном поглинання [2-¹⁴C]серотоніну зменшувалося на 13% порівняно з контролем, а при введенні НА відбувалося збільшення поглинання міченого серотоніну на 11% порівняно з отруєними щурами (табл. 2). Разом з тим, через 48 год спостерігалось значне вивільнення серотоніну з синаптосомальних везикул (близько 70% відносно контролю), що свідчить про збільшення проникності синаптосомальних мембран за умов токсичного ураження головного мозку. На фоні введення НА вивільнення серотоніну збільшувалось на 20% відносно отруєних щурі.

Наші дослідження свідчать, що тетрахлорметан впливає на функціонування Na⁺,K⁺-АТФази синаптосомальних мембран, сукцинатдегідрогеназну активність мітохондрій та серотонінергічну медіаторну систему, функціонування яких залежить від змін в ліпідному складі біомембран. Тому доцільно було визначити вміст жирних кислот у головному мозку щурів, отруєних тетрахлорметаном та за умов корегуючої дії НА. За даними літератури [9], 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.
Результати газохроматографічного аналізу ліпідних показників тканин мозку щурів, отруєних тетрахлорметаном та в умовах введення нікотинаміду, наведені у табл. 3.

Тетрахлорметан спричиняє перебудову жирнокислотного складу ліпідів мозкової тканини щурів, при цьому спостерігалися різноспрямовані зсуви у змінах відносного вмісту окремих жирнокислотних фракцій. Зокрема, разом із зменшенням (на 57% порівняно з контролем) відносного вмісту стеаринової кислоти (С_18:0), вміст мінорної насиченої кислоти — пальмітинової (С_16:0) зменшувався на 33%. Неоднозначні зміни відбувалися і у відносному вмісті окремих ненасичених жирних кислот — основна мононенасичена жирна кислота ліпідів більшості вищих тварин — ліноленова (С_18:3) значно зменшувалaся (на 51% порівняно з контролем), дієнова лінолева (С_18:2) залишалaсь без змін, відносний вміст поліненасиченої арахідонової кислоти (С_20:4) значно зростав (на 81%).

Внаслідок цього сума поліненасичених жирних кислот (С_18:2+С_18:3+С_20:4) головного мозку тварин, отруєних тетрахлорметаном, також дещо збільшувалась.

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 [10].

В умовах додаткового введення нікотинаміду вміст пальмітинової, стеаринової та арахідонової кислот в ліпідах мозкової тканини щурів наближався до контрольного значення.

Ці результати відповідають отриманим нами раніше експериментальним даним щодо коригуючого впливу нікотинаміду на жирнокислотний склад ліпідів головного мозку за умов отруєння 1,2-дихлоретаном [11]. Відомо, що у функціонуванні центральної та периферійної нервових систем НА виступає не тільки як природний вітамін, але і як досить активна фармакологічна сполука [12, 13]. Показана також нейрофармакологічна схожість НА, як одного з можливих ендогенних лігандів бензодіазепінових рецепторів, з діазепамом, тому вважають, що механізм їх дії однотипний [14].

На основі проведених досліджень можна зробити висновок, що коферментний препарат нікотинамід є ефективним фармакологічним засобом, який протидіє несприятливим біохімічним зсувам в тканині головного мозку за умов токсичного ураження хлоралканами.

Література
1. Бережной Р.В. Судебно-медицинская экспертиза отравлений техническими жидкостями. —М.: Медицина, 1977. —208 с.
2. Шаповалова В.А., Шаповалов В.В., Губский Ю.И. и др. Лекарственные средства в наркопсихофармакологии. —Харьков: Прапор, 2002. —592 с.
3. Губский Ю.И. Коррекция химического поражения печени. —Киев: Здоров'я, 1989. —168 с.
4. Губський Ю.І., Яніцька Л.В., Великий М.М., Кучмеровська Т.М. Вивчення Na⁺, К⁺-АТРазної активності та транспорту серотоніну у фракції синаптосом головного мозку щурів за гострої інтоксикації 1,2-дихлоретаном та введення нікотинаміду // Укр. біохім. журн. —2004. —№6. —С. 106—110.
5. 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.
6. Болдырев А.А., Курелла Е.Г., Тюлина О.В. Окислительная устойчивость Na⁺, K⁺-АТР-азы // Докл. Акад. наук. —1995. —Т. 342, №4. —С. 546—548.
7. Изучение активности Na+, K+-АТФазы и НАД-гликогидролазы в тканях морских свинок при экспериментальном аллергическом энцефаломиелите // Доповіді НАН України. —2001. —№3. —С. 185—188.
8. Підручна С.Р. Порушення прцесів енергозабезпечувального окиснення з урахуванням віку // Вісник наукових досліджень. —1998. —№3-4. —С. 12—15.
9. Никушкин Е.В. Перекисное окисление липидов в ЦНС в норме и при патологии // Нейрохимия. —1989. —Т. 8, №1. —С. 124—142.
10. Крепс Е.М. Липиды клеточных мембран. —Л: Наука, 1981. —180 с.
11. Яніцька Л.В., Брюзгіна Т.С., Губський Ю.І. Жирнокислотний склад ліпідів головного мозку щурів при токсичному ураженні 1,2-дихлоретаном та введенні нікотинаміду // Совр. пробл. токсикол. —2005. —№1. —С. 19—21.
12. Пархомец П.К., Кучмеровская Т.М., Донченко Г.В., Чичковская Г.В., Клименко А.П. Роль никотиеновой кислоты и ее производных при нарушениях функции нервной системы // Укр. биохим. журн. —1995. —Т. 67, №4. —С. 3—11.
13. Максимович Я.Б. О психотропных свойствах никотиновой кислоты // В сб.: Фармакология и токсикология. —Киев, 1981. —В. 16. —С. 3—8.
14. Mohler H., Polc P., Gumin R. et al. Nicotinamide is a brain constituent with benzodiazepine-like actions // Nature. —1979. —V. 278, N5704. —P. 563—565.