д.б.н. Дерхо М.А., магистрант Рыбьянова Ж.С., , к.б.н. Середа Т.И.,

к.в.н. Мальцева Л.Ф.

Уральская государственная академия ветеринарной медицины, Россия

ВЛИЯНИЕ КАДМИЯ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ КРОВИ

МЫШЕЙ В ПОСТИНТОКСИКАЦИОННЫЙ ПЕРИОД

Подавляющее большинство исследований биологической роли кадмия посвящено его токсическому действию на организм животных и человека [1], как при остром отравлении, так и при хронической интоксикации. Установлено, что обмен кадмия характеризуется: а) отсутствием эффективного механизма гомеостатического контроля; б) длительным удержанием в организме с необычно долгим периодом полувыведения; в) преимущественным накоплением в печени и почках; г) интенсивным взаимодействием с другими двухвалентными металлами, как в процессе всасывания, так и на тканевом уровне [2].

Структуры, в которых накопление кадмия максимально, как правило, повреждаются больше. Исходя из накопленных в литературе данных о кадмии, известно, что на клеточном уровне он ингибирует активность ферментов за счёт взаимодействия с карбоксильными, аминными и в большей степени с сульфгидрильными группами каталитических белков. Кроме этого, он является антагонистом цинка, ингибируя активность ферментов, содержащих указанные металлы [2].

В связи с этим целью нашей работы явилась оценка влияния кадмия на каталитическую активность ферментов крови мышей в реабилитационный период после интоксикации.

Материалы и методы. Материалы, представленные в работе, являются результатом собственных исследований, полученные в 2014 г.г. на базе кафедры органической, биологической и физколлоидной химии ФГБОУ ВПО «УГАВМ».

Объектом исследования служили половозрелые самцы белых лабораторных мышей с массой тела 25-30 г. Все животные находились на стандартном пищевом и водном рационе. Условия содержания (температура воздуха 18-20^о С, относительная влажность 50-60%) стабильные.

Для оценки воздействия кадмия на организм мышей животным ежедневно вводили per os в составе обычного рациона сульфат кадмия в дозе 40 мг/на голову (21,5 мг Cd²⁺ на голову) в течение 15 суток.

Материал исследований (кровь) получали после декапитации мышей, которую проводили под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации, до интоксикации, через 15 суток токсикоза, а также на 15 и 30 сутки реабилитационного периода.

В плазме крови определяли активность аминотрансфераз, щелочной фосфатазы, концентрацию общего белка колориметрическим методом с помощью наборов реагентов «Клини Тест».

Статистическую обработку данных проводили методом вариационной статистики на ПК с помощью табличного процессор «Microsoft Excеl – 2003» и пакета прикладной программы «Биометрия». Для оценки достоверности различий сравниваемых средних между малыми выборками использовали непараметрический критерий Манна – Уитни. Нулевую гипотезу отвергали при р < 0,05.

Результаты исследования. В плазме крови мышей мы определяли уровень индикаторных ферментов – аланинаминотрансферазы (АлАТ) и аспартатаминотрансферазы (АсАТ), которые используют для оценки состояния клеточных мембран гепатоцитов («синдром цитолиза») [3, 5]. В норме в организме млекопитающих цитолитическая реакция обусловлена процессами физиологической регенерации клеток.

Мы установили, что в плазме крови мышей до интоксикации каталитическая активность АсАТ составила 4,28±0,14 мкмоль/ч·мл, АлАТ - 3,52±0,11 мкмоль/ч·мл. Их соотношение, оцениваемое по значению коэффициента де Ритиса, было равно 1,21±0,02 усл. ед. (табл.).

Через 15 суток ежедневного поступления кадмия в организм мышей per os в дозе 21,5 мг Cd²⁺ на голову было отмечено резкое падение каталитической активности ферментов, по сравнению с величинами «до интоксикации». При этом уровень АсАТ снижался в 6,03 раза (р<0,001), АлАТ – в 2,71 раза (р<0,001), что изменяло их соотношение в виде коэффициента де Ритиса (табл.).

Таблица

Ферменты плазмы крови мышей, (n=8), Х±Sx

Показатель	До интоксикации	Через 15 суток токсикоза	Постинтоксикационный период, сут.
			15	30
Общий белок, г/л	72,99± 1,58	50,04± 0,73***	112,17± 5,61***	44,29± 5,86***
АсАТ, мкмоль / ч·мл	4,28± 0,14	0,71± 0,05***	6,18± 0,19***	2,82± 0,09***
АлАТ, мкмоль / ч·мл	3,52± 0,11	1,30± 0,09***	4,98± 0,12***	0,87± 0,09***
Коэф. де Ритиса, усл. ед.	1,21± 0,02	0,55± 0,02***	1,24± 0,03	3,37± 0,38***
ЩФ, е/л	58.4± 4,08	173,98± 5,3***	181,94± 10,70***	278,68± 9,24***

Примечание: *** - р<0,001 по отношению к величине «до интоксикации»

Оценивая полученные данные, можно констатировать, что снижение концентрации общего белка в данный срок исследования было связано с падением активности ферментов переаминирования и, соответственно, количества свободных аминокислот. Вероятно, основная причина – это энергодефицит в клетках печени, обусловленный депонированием в них кадмия. Металл влиял на биоэнергетику гепатоцитов за счёт мембранотоксического действия (Ипатова О.М. , 2005), нарушая транспорт неорганического фосфата через мембрану митохондрий, и ингибирования активности АсАТ, АлАТ посредством связывания меркаптогрупп [4]. При этом активность АсАТ угнеталась более сильно, чем АлАТ, что свидетельствовало о преимущественном распределении металла в митохондриальной фракции клеток. Хотелось бы обратить внимание на уменьшение величины коэффициента де Ритиса до 0,55±0,02 (р<0,001) усл. ед., что свидетельствовало о наличии некротических изменений в печеночных клетках на фоне прямого токсического действия кадмия.

В постинтоксикационный период, через 15 суток после последнего кормления мышей кормом с кадмием, отмечено возрастание активности аминотрансфераз в плазме крови. Уровень АсАТ и АлАТ увеличивался, соответственно, по сравнению с величиной «до интоксикации» в 1,44 и 1,41 раза (р<0,001), «через 15 суток токсикоза» в 8,70 и 3,83 раз (р<0,001), что сопровождалось нормализацией значения коэффициента де Ритиса (табл.). Вероятно, это было попыткой организма компенсировать белковую недостаточность, развившуюся в период прямого токсического действия кадмия, активировать обмен аминокислот в регенерирующих гепатоцитах и синтез энергии.

Однако без медикаментозной помощи клетки печени не справились с уровнем токсической нагрузки, что привело к усугублению состояния гепатоцитов, ингибированию или активности ферментов переаминирования, или их синтеза на фоне недостатка пластического материала. Поэтому на 30-е сутки постинтоксикационного периода уровень энзимов снова снижался и был меньше величин «до интоксикации». Повышение величины соотношения АсАТ/АлАТ (коэф. де Ритиса) до 3,37±0,38 усл. ед. указывало на наличие повреждений в паренхиме печени по типу гепатита.

Кадмиевая интоксикация сопровождалась холестазом, маркером которого может служить активность щелочной фосфатазы (ЩФ). Это обусловлено тем, что фермент связан с внешней поверхностью каналикулярной мембраны гепатоцитов, обращенной в желчный капилляр [5].

Мы установили, что как прямое действие кадмия на гепатоциты, так и депонированного в них (в постинтоксикационный период) сопровождалось повышением активности щелочной фосфатазы в плазме крови мышей. Через 15 суток поступления кадмия в организм мышей в составе корма уровень энзима, по сравнению с величиной «до интоксикации» увеличился в 2,98 раза (р<0,001). На 15 и 30-е сутки постинтоксикационного периода активность фермента была выше изначальной в 3,11 и 4,77 раза (р<0,001).

Хотелось бы отметить, что попадание кадмия в организм мышей и его последующая биотрансформация сопровождается синдромом холестаза, то есть увеличения интенсивности экскреторной функции печени. При этом холестатические сдвиги выражены сильнее, чем цитолитические, так как степень увеличения активности щелочной фосфатазы значительно выше, чем повышение трансаминаз.

Таким образом, интоксикация мышей сульфатом кадмия в дозе 21,5 мг Cd²⁺ на голову в течение 15 суток сопровождалась изменением структуры митохондрий по типу некроза и холестазом. Постинтоксикационный период протекал на фоне усиления токсического воздействия кадмия на печень, характеризуясь признаками острой печеночной недостаточности, степень выраженности которой определялась, как типом повреждения клеток (некроз), так и дисбалансом между регенерацией и гибелью гепатоцитов.

Литература

1. Бокова, Т.И. Экологические основы инновационного совершенствования пищевых продуктов: Монография / Т.И. Бокова. – Новосибирск: НГАУ, 2011. – 284 с.

2. Москалев Ю.И. Минеральный обмен / Ю.И. Москалев. – М.: Медицина, 1985. –287 с.

3. Соцкий, П.А. Влияние кумуляции тяжелых металлов в организме бычков на некоторые функции печени / П.А. Соцкий, М.А. Дерхо // Ветеринарный врач. – 2008. - № 1. – С. 13-16.

4. Фролова, Н.А. Биологическое действие кадмия при хроническом воздействии в антенатальный и постнатальный периоды развития крыс / Н.А. Фролова // Токсикологический вестник. – 2007. - № 1. – С. 11-13.

5. Хендерсон, Д.М. Патофизиология органов пищеварения / Д.М. Хендерсон.- М.: Бином, 1997. – 230 с.