ВЛИЯНИЕ ФТОРИДА НАТРИЯ И ТЕТРАХЛОРМЕТАНА НА ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ В МИТОХОНДРИЯХ ПЕЧЕНИ КРЫС

Л.Л. Лаврушенко, к.б.н.

Украинский научно-исследовательский институт питания

В процессе жизнедеятельности человек подвергается воздействию множества, химических веществ как природного, так, в основном, и антропогенного происхождения, которые поступают в организм с атмосферным воздухом, питьевой водой, пищей и при контакте с ними в условиях производства. К ним относят соединения галогенов: неорганические соединения фтора и тетрахлорметан.

Особая роль фторидов обусловлена не только массовостью выбросов промышленных предприятий и загрязненностью ими минеральных удобрений, но и наличием "биогеохимических провинций" — очагов эндемического флюороза на территории Украины [1, 2]. Всего на Украине рассеивается 123 тыс. т фтора в год [3]. В дальнейшем соединения фтора, накапливаются в злаковых культурах и овощах, попадают с рационом в организм человека и животных, вызывая у них развитие симптомов хронической фтористой интоксикации — флюороза [4, 5]. Особенно это касается детей — в районе с повышенным содержанием фтора в окружающей среде здоровых детей в 3,5 раза меньше по сравнению с контрольными осмотрами детского населения [6, 7]. В настоящее время существует также проблема загрязнения окружающей среды галогензамещенными углеводородами, в частности тетрахлорметаном.

Экспериментально установлено, что возможен гидролиз растворов тетрахлорметана — реакция описывается кинетикой первого порядка, и время полужизни его в окружающей среде составляет 40 лет. В связи с этим в отдельных странах, а именно, в США, создана программа по разработке методов эффективного обезвреживания грунтовых вод и очистке их от ССI4, что свидетельствует об актуальности исследований [6].

Поскольку предотвратить поступление ксенобиотиков в окружающую среду в настоящее время достаточно сложно, особую значимость приобретают исследования по выяснению механизмов их влияния на процессы энергообеспечения в тканях, а также выяснению протекторных свойств отдельных компонентов пищи.

Материалы и методы.
В опыт брали белых крыс-самцов с начальной массой тела 80—100 г, которых содержали на полусинтетическом рационе. Фторид натрия животным вводили в виде водного раствора с помощью зонда в дозах 2,4 мг/кг ( 1/100 ЛД₅₀ ) и 0,30 мг/кг, что адекватно тому количеству, которое часто поступает в организм рабочих промышленных предприятий по производству алюминия, фосфатных удобрений или жителей районов с концентрацией фтора в питьевой воде порядка 4—6 мг/л, что наблюдается в Бучакской биогеохимической провинции Левобережной Украины. Часть животных на протяжении всего периода исследований получала ретинолацетат — 70 мкг/кг и токоферолацетат — 5 мкг/кг массы тела.

Опыты по изучению тетрахлорметана проводили на белых крысах самцах с массой тела 300—320 г. Поражение печени вызывали путем трехкратного внутрижелудочного введения 4 мл/кг массы тела 40 % раствора тетрахлорметана в подсолнечном масле. У части животных половину липидного компонента рациона на протяжении двух недель заменяли на соевый или подсолнечный фосфатидный концентрат. Митохондрии выделяли по методу [9] дифференциальным центрифугированием гомогената печени в среде, содержащей 0,25 М сахарозу и 10^-3 М ЭДТА, рН 7,4. Скорость дыхания митохондрий исследовали полярографическим методом [10] с помощью открытого стационарного платинового электрода в среде, содержащей 0,15 М сахарозу, 0,015 М КСІ, 0,005 М КН₂РО₄, 0.005 М трис НСl, рН 7,4, 4—7 мг белка митохондрий, температура измерения 26 °С. Субстратом окисления служил сукцинат. Содержание белка определяли по биуретовой реакции [11]. Экстракцию липидов из печени крыс проводили методом Фолча [12]. Содержание суммарных фосфолипидов опре-деляли по методу [13], фосфолипидных фракций по методу [14]. Статистическую обработку проводили с использованием критерия Стьюдента (15).

Результаты и обсуждение
Из данных, представленных в табл. 1 видно, что введение фторида натрия в дозах 0,35 и 2,4 мг/кг на протяжении 6 месяцев приводит к значительному более чем в 2 раза снижению коэффициента дыхательного контроля (КДК=v3). Однако в первом случае это происходило, в основном,v4 в результате резкой активации дыхания в метаболическом состоянии 4 (v4atp) тогда как при дозе 2,4 мг/кг вследствие уменьшения скорости дыхания в метаболическом состояния 3 (v3). При этом снижается скорость фосфорилирования и коэффициент фосфорилирования (р< 0,05) в митохондриях печени крыс, что указывает на разобщение процессов дыхания и фосфорилирования и снижение энергетической эффективности дыхания.

Полученные данные свидетельствуют (табл.1), что профилактическое введение ретинола и токоферола в рацион животных на фоне фторидной интоксикации способствовало нормализации процессов окислительного фосфорилирования — достоверному повышению коэффициента дыхательного контроля, скорости и коэффициента фосфорилирования.

Нарушение окислительных процессов под влиянием ионов фтора может происходить вследствие снижения содержания в гепатоцитах суммарных фосфолипидов, в основном, за счет высоконенасыщенных фосфолипидных фракций — фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина — что является характерным признаком интенсификации ПОЛ (табл.2). Введение токоферола и ретинола оказывало защитное действие на фосфолипидный компонент в клетках печени. При этом не только количество общих фосфолипидов, но и содержание отдельных его составляющих приближалось к контрольным величинам. Следовательно, естественные антиоксиданты — ретинол и токоферол, обрывая цепи перекисных реакций, сохраняют интактным фосфолипидный компонент мембраны, что обеспечивает функциональную активность митохондрий.

Результаты исследований, представленных в табл. 3, свидетельствуют, что введение тетрахлорметана внутрижелудочно приводит к снижению скорости дыхания в метаболическом состоянии 3 на З8 %, что сопровождается достоверным снижением коэффициента дыхательного контроля, а также скорости и коэффициента фосфорилирования (р< 0,05). Указанные изменения свидетельствуют о нарушении функциональной активности митохондрий в печени крыс, подвергшихся воздействию тетрахлорметана.

Введение в состав рациона фосфатидного концентрата из подсолнечника или сои оказывало положительное влияние на параметры окислительного фосфорилирования в митохондриях печени крыс, подвергнутых воздействию тетрахлорметаном (табл. 3). Следует отметить, что положительный эффект более выражен для подсолнечного фосфатидного концентратов, коэффициент дыхательного контроля, скорость и коэффициент фосфорилирования не отличались от контрольных величин. При использовании соевого фосфатидного концентрата коэффициент дыхательного контроля ниже контрольных величин, но достоверно превышает данные, полученные у крыс, которых подвергли действию только ксенобиотика. Полученные отличия в действии фосфатидных концентратов, возможно, могут объясняться более оптимальным набором эссенциальных жирных кислот и витаминов, обладающих антиоксидантными свойствами, присущими подсолнечному концентрату.

Одним из механизмов действия тетрахлорметана на клеточный метаболизм является интенсификация процессов ПОЛ, которая сопровождается изменением активности ферментов антиоксидантной системы при значительном снижении содержания глутатиона и уровня олеиновой, линолевой и арахидоновой кислот в мембранах эндоплазматической сети (16). Поэтому введение в рацион животных фосфатидного концентрата, содержащего значительное количество полиненасыщенных жирных кислот, оказало благоприятное действие на организм.

Таким образом, используя протекторные свойства отдельных алиментарных факторов (витаминов — ретинолацетата и токоферолацетата и фосфатидных концентратов) можно модифицировать метаболизм в клетке при воздействии на организм ксенобиотиков.

ЛИТЕРАТУРА
1. Окунев В.Н., Смоляр В.И., Лаврушенко Л.Ф. Патогенез, профилактика и лечение фтористой интоксикации. Киев: Здоровье. —1987. —149 с.
2. Авцын А.П., Жаворонков А.А. Патология флюороза. —Новосибирск: Наука. —1961. —330 с.
3. Гладушко В. И. Уровни и последствия загрязнения биосферы фосфором и фтором/ХУ Менделеевский съезд по общ. и прикладной химии: Минск, 24—29 мая. 1993. —Минск, 1993. —С. 242—244.
4. Fluor — srodowisko — zywnosc // Wedzisza Bromatol. i Chem. Toxicol. —1994. —27, N 4. —P. 347— 352.
5. Ползик Е.В., Валова Г.А., Зингер В.Э. // Медицина труда и промышленная экология. —1990. —N 5. —С. 44—47.
б. Marias J. T., Herbst D.// J. Dental. Assoc. S. Afr. —1995. —50, N 2. —P. 93—94.
7. Демин В., Ключников С.0., Буркин А.И. и др.// Рос. вестн. перинатол. и педиатрии. —1994. —39, N 3. —С. 19—20.
8. Peterson J. N., Skeen R.S., Amos K.M. et al.//Biotechnol. and Bioenerg. —1934. —43, N 6. —Р. 521—528.
9. Jonson J., Lardy H.//Methods in Enzymology. N-Y.: Acad. Press. —1967. —10. —P. 94—96.
10. Charcee B., Williams G.H. //J. Biol.Chem. —1933. — 217. —P. 333—393.
11. Gornal A.D., Bardawill C.C., David M.M. //J. Biol. Chem. 1949. —177. —P. 751—766.
12. Folch J., Lees M., Sloane S.G.H. //J. Biol Chem. —1957. —226. —P. 497—509.
13. Allen R.J.L.// Biochem. J. —1940. —34, N 6. —P. 858—865.
14. Кейтс М. Техника липидологии. М.: Мир. —1975. —322 с.
15. Бейли Н. Статистические методы в биологии. М.: ИЛ. — 1962. —260 с.
16. Костюк В.А., Потапович А.И., Маслова Г.Г. // Укр. биохим. журн., —1992. —64, N 3. —С. 11—15.