Біологічні науки / 8.Фізіологія людини і тварин

 

Григорова Н.В.

 

Запорізький національний університет

 

Вивчення взаємовідносин цинку та магнію

в інсулінпродукуючих клітинах

 

Активність багатьох металоензимів залежить від присутності цинку та магнію, які підтримують структуру та функцію біомембран [3, 4]. За допомогою високоселективних цитохімічних реакцій 8 - (п - толуолсульфоніламіно) - хіноліну (8 - ТСХ) та люмомагнезону (ЛМ) визначаються в клітинах відповідно цинк і магній. Вони були нами використані для вивчення взаємовідносин двох металів у панкреатичних клітинах В.

У дослідах були використані 41 миша та 45 щурів, у тому числі тварини, які отримали внутрішньоочеревинно ін’єкції сульфату цинку та магнію. До забою у тварин брали кров з хвоста. Забивали їх декапітацією. Шматочки підшлункової залози фіксували в холодному (4 ºС) ацетоні та рідині Буена, а також застосовували для приготування заморожених зрізів.

Шматочки залози, фіксовані в ацетоні, проводили через ксилоли, суміш ксилолу та парафіну (40 ºС), а також два рідких парафіни (56 ºС), після чого заливали в парафін. У випадках з використанням рідини Буена шматочки спочатку зневоднювали в серії спиртів зростаючої міцності, а потім доводили через ксилоли до парафіну, як вказано вище.

Парафінові зрізи готували 5 – 10 мкм завтовшки. Депарафінували їх витримуванням у двох ксилолах, двох спиртах, дистильованій воді. Для постановки цитохімічної 8–ТСХ – реакції на зрізи залози, фіксованої в ацетоні, наносили по краплі ацетонового розчину реагенту. Потім зрізи промивали дистильованою водою, замикали в гліцерин і розглядали під люмінесцентним мікроскопом (світлофільтри ФС–1, ЖС-18). На препаратах у цитоплазмі острівцевих клітин В визначали гранули, що люмінесціювали жовто-зеленим світлом. Кількість гранул – показник вмісту в клітинах цинку.

Для постановки цитохімічної реакції АФ на інсулін зрізи залози, фіксованої в рідині Буена, обробляли після їх депарафінування в окислювачі та відновнику, промивали дистильованою водою та забарвлювали спиртовим розчином фарбника альдегідфуксину, промивали водопровідною водою, замикали в гліцерин-желатин. На препаратах у цитоплазмі клітин В визначали синьо-фіолетові гранули, кількість яких – вміст інсуліну в клітинах.

Для цитохімічного визначення магнію заморожені зрізи обробляли ацетоновим розчином ЛМ, промивали в дистильованій воді, замикали в гліцерин і розглядали під люмінесцентним мікроскопом, обладнаним конденсором темного поля. На препаратах у цитоплазмі клітин В визначали гранули, що люмінесціювали оранжевим світлом. Кількість гранул – вміст магнію в клітинах.

Інтенсивність цитохімічних реакцій оцінювали за трибальною системою, запропонованою В.В.Соколовським [1] та Хейхоу Ф. і Квагліно Д. [2].

У контрольних (інтактних) мишей рівень цукру в крові складав 5,9 ±       0,21 ммоль/л, а вміст інсуліну в В-клітинах дорівнював 1,5 ± 0,12 ум.од. При введенні сульфату цинку концентрація глюкози в крові була підвищена на 63 % (р < 0,001), а кількість інсуліну – на 33 % (р < 0,01). Сіль магнію викликала схожі зміни: глікемія була підвищена на 44 % (р < 0,001), а інтенсивність альдегідфуксинової реакції – на 27 % (р < 0,05).

У контрольних щурів глікемія складала 5,7 ± 0,18 ммоль/л, інтенсивність реакції на інсулін – 1,6 ± 0,12 ум.од. Уведення солі цинку викликало зростання концентрації цукру в крові на 56 % (р < 0,001), а інсуліну в клітинах – на 31 % (р < 0,01). Сульфат магнію викликав підвищення глікемії на 44 % (р < 0,001), а інсуліну в В-клітинах – на 31 % (р < 0,01).

Таким чином, сполуки цинку та магнію викликали підвищення рівня цукру в крові та вмісту інсуліну в В-клітинах, що вказує на гальмування секреторної активності В-клітин.

У контрольних (інтактних) мишей інтенсивність у панкреатичних клітинах В 8-ТСХ-реакції складала 2,0 ± 0,06 ум.од., ЛМ-реакції 1,1 ± 0,08 ум.од. Сіль цинку викликала підвищення в В-інсулоцитах вмісту цинку на 30 %          (р < 0,001), а магнію – на 27 % (р < 0,01). При введенні сульфату магнію отримані дані 15 % (р < 0,01) і 27 % (р < 0,01) відповідно.

У контрольних щурів у В-інсулоцитах визначалось цинку 0,5 ± 0,03 ум.од., а магнію – 1,3 ± 0,09 ум.од. При введенні сульфату цинку інтенсивність 8-ТСХ-реакції у клітинах В зростала на 60 % (р < 0,001), а реакції ЛМ – на 23 % (р < 0,05). Сіль магнію викликала підвищення в В-інсулоцитах концентрації цинку на 20 % (р < 0,05), а магнію – на 23 % (р < 0,05).

Отже, введення сульфату цинку та магнію викликало накопичення двох металів у панкреатичних клітинах В, що можна пояснити здібністю двох металів стабілізувати мембрани клітин, гальмувати секрецію інсуліну. Накопичення гормону в клітинах, очевидно, стимулює біосинтез у клітинах металотіонеїну, який транспортує всередину гранул цинк і магній. У результаті утворюється комплекс металу з інсуліном («депо-форма» інсуліну).

Література:

1. Соколовский В.В. Гистохимические исследования в токсикологии.- Л.: Медицина, 1971. - 176c.

2. Хейхоу Ф., Кваглино Д. Гематологическая цитохимия. - М.: Медицина, 1983. - 320с.

3. Tonyz R.M. Magnesium in clinical medicine // Front Biosci. 2004. – Vol. 9. – P. 1278-1293.

4. Vallee B.L. Zinc: biochemistry, physiology, toxicology and clinical patho-logy //Biofactors. – 1988. – Vol. 1. – P. 31-36.