ПОДОСТРОЕ ВЛИЯНИЕ ОЛИГОЭФИРОВ НА антиокислительнУЮ активностЬ печени у белых крыс

*Багмут И.Ю., Зайцева О.В., Жуков В.И., Книгавко В.Г.

*Харьковская медицинская академия последипломного образования, Харьков, Украина

Харьковский национальный медицинский университет,

Харьков, Украина

 

Аннотация. В работе исследуется состояние системы антирадикальной и антиперекисной защиты печени у белых крыс, подвергавшихся воздействию новой группы синтезированных олигоэфиров (Л-501-2-100; Л-1601-2-50-Б; Л-1601-2-50-Р) в дозах 1/10 и 1/100 ДЛ50 в условиях подострого опыта. Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что олигоэфиры в дозе 1/10 ДЛ50 активируют в печени свободнорадикальные процессы (СРП), перекисное окисление липидов (ПОЛ), истощают антиоксидантную систему и формируют развитие молекулярной мембранной патологии. Наблюдается превалирование катаболических процессов над анаболическими синтезами, что характеризует срыв защитно-приспособительных механизмов. При дозе 1/100 ДЛ50 данные ксенобиотки стимулируют СРП, ПОЛ и активируют систему антирадикальной, антиперекисной защиты организма, что сопровождается усилением как катаболических процессов, так и анаболических синтезов. Данное обстоятельство указывает на значительное напряжение защитно-приспособительных механизмов обеспечения гомеостаза.

Ключевые слова: ксенобиотики; антиокислительная активность печени; белые крысы; подострый токсикологический эксперимент.

 

 

І. Введение. Нарушение состояния антиоксидантной системы в организме тесно связано с формированием многих заболеваний и патологических процессов. При этом ведущим звеном в развитии метаболически-обусловленных заболеваний выступает активация свободнорадикальных процессов (СРП) и перекисного окисления липидов (ПОЛ), которые являются патогенетическим фактором мембранной патологии. Напряженность в данном звене метаболизма может значительно влиять на резистентность организма к воздействию неблагоприятных факторов, в том числе химических веществ, и создавать условия для его ускоренного старения. При повышении содержания в организме метаболитов ПОЛ и СРП ингибируется активность ряда ферментов антирадикальной защиты, увеличивается проницаемость мембран, уменьшается количество сульфгидрильных групп (SH), глутатиона, цистеина, что будет способствовать замедлению деления и обновления клеток, а также восстановительных синтезов      [1-3,7].

Авторы [1,5,7] показали важное значение в антирадикальной и антиперекисной защите организма таких веществ, как гаптоглобина, глутатиона, серусодержащих аминокислот, свободных сульфгидрильных групп, тормозящих накопление диеновых конъюгатов, малонового диальдегида (МДА), перекисей, гидроперекисей и свободных радикалов, предотвращая тем самым развитие молекулярной свободнорадикальной патологии. Данная работа связана с актуальной проблемой в медицине – обоснование патофизиологических механизмов развития структурно- метаболических нарушений, которые лежат в основе возникновения патологических состояний и заболеваний при воздействии ксенобиотиков.

Постановка задачи. Целью работы явилось изучение состояния системы антирадикальной и антиперекисной защиты печени у белых крыс, подвергавшихся подострому воздействию новой группы олигоэфиров, и обоснование прогностических критериев развития свободнорадикальной мембранной патологии.

В работе было использовано три марки олигоэфиров: Л-501-2-100 (ацетали монометилового эфира полиоксиэтиленгликоля), Л-1601-2-50 «Б» (бутилаллиловый эфир полиоксипропиленоксиэтиленгликоля) и Л-1601-2-50 «Р» (ацетали монобутилового эфира полиоксипропиленоксиэтиленгликоля) с регламентированными физико-химическими свойствами.Эти вещества нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства для получения пластмасс, флотореагентов, неионогенных детергентов, эпоксидных смол, эмалей, лаков, гидравлических и тормозных жидкостей и др. [3,7]. Выбор данной группы олигоэфиров обоснован отсутствием прогностической характеристики их потенциальной опасности для теплокровных животных и человека. Наличие в молекуле олигоэфиров гидрофильных групп и гидрофобных радикалов обеспечивает им особые поверхностно-активные свойства, что имеет важное прогностическое значение  в развитии механизмов повреждающего действия. На основании оценки параметров токсичности данные олигоэфиры относятся к умеренно- и малотоксичным соединениям, не обладающими кумулятивными свойствами. Видовая и половая чувствительность к данной группе веществ не выявлена. Среднесмертельные дозы ДЛ50 для белых крыс были установлены на уровнях: 3,46; 3,85 и 5,17 г/кг массы животного, а коэффициенты кумуляции на уровнях: 9,8; 9,17 и 7,13, соответственно для Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601-2-50 «Р». Программа исследований предусматривала проведение подострого токсикологического эксперимента на половозрелых крысах альбидо популяции Вистар массой 0,18-0,20 кг. В соответствии с условиями опыта, животным (n=90) ежедневно утром до кормления на протяжении  45 суток перорально вводились внутрижелудочно с помощью металлического зонда водные растворы олигоэфиров в дозах 1/10, 1/100 и 1/1000 ДЛ50. Контрольная группа (n=10) животных получала соответствующие объемы питьевой воды. Эксперименты проведены при соблюдении требований биоэтики и принципов «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986). Для оценки состояния системы антирадикальной и антиперекисной защиты печени определялось содержание метаболитов СРП и ПОЛ, а также субстратов, характеризующих активность антиоксидантной системы. Так, в печени общепринятыми биохимическими методами измерялись уровни цистеина, восстановленного и окисленного глутатиона, малонового диальдегида, диеновых конъюгатов, активность ферментов каталазы, супероксиддисмутазы – СОД, глюкозо-6-фосфатазы (Г-6-Фазы), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ), НАДФ∙Н-редуктазы, НАД∙Н – редуктазы  и гликогена. В сыворотке крови определялась концентрация свободных жирных кислот. Результаты исследования статистически обрабатывались методами вариационной статистики с оценкой достоверности отличий по t-критерию Стьюдента-Фишера. Определялись среднеарифметические значения (М), стандартные ошибки (m), уровень значимости (р).

III. Результаты. Изучение в подостром опыте состояния антиоксидантной системы печени животных, подвергавшихся воздействию олигоэфиров в дозе 1/10 ДЛ50, обнаружило дисфункцию оксидантно-антиоксидантных метаболических процессов (Табл.). Они характеризовались снижением содержания в печени гликогена, восстановленного глутатиона, цистеина, уменьшением активности ферментов Г-6-Фазы, Г-6-ФДГ, каталазы, СОД на фоне повышения уровней окисленного глутатиона, МДА, диеновых конъюгатов и усиления активности ферментов монооксигеназной системы микросом гепатоцитов – НАДФ∙Н-редуктазы, НАД∙Н-редуктазы. В сыворотке крови отмечалось увеличение содержания свободных жирных кислот. Так, по сравнению с контролем, содержание восстановленного глутатиона снижалось в печени на 48,8%; 38,30% и 42,9%; цистеина – 55,6%; 41,7% и 30,56%; гликогена – 74,75%; 77,5% и 71,4% на фоне уменьшения активности Г-6-Фазы на – 50,2%; 41,85% и 46,01%; Г-6–ФДГ – 60,3%; 48,53% и 52,95%; каталазы – 59,04%; 55,65% и 56,3%; СОД – 102,86%; 78,57% и 82,85%. Вместе с тем, в печени наблюдалось повышение содержания окисленного глутатиона на 589,3%; 382,1% и 485,7%; МДА – 101,9%; 87,2% и 130,3%; диеновых конъюгатов – 210,4%; 190,4% и 201,6% и активности НАДФ∙Н-редуктазы на – 49,6%; 44,9% и 54,45%; НАД∙Н-редуктазы – 41,68%; 32,6% и 38,16%, соответственно под влиянием  Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601-2-50 «Р».

Оценка полученных данных свидетельствует, что олигоэфиры в дозе 1/10 ДЛ50 активируют СРП, ПОЛ, ингибируют систему антирадикальной и антиперекисной защиты на фоне преобладания катаболических процессов над анаболическими синтезами. Анализ показывает срыв защитно-приспособительных механизмов обеспечения гомеостатической функции организма и подавление восстановительных синтезов, что неизбежно приводит к структурно-метаболическим нарушениям, в основе которых лежит свободнорадикальная мембранная патология [1-4]. 

Таблица

Подострое влияние олигоэфиров в дозах 1/10 и 1/100 ДЛ50 на показатели оксидантно-антиоксидантных процессов в организме белых крыс

Показатели

 (печень, сыворотка крови)

Группа наблюдения, М±m

Доза

Контроль

Л – 501-2-100

Л – 1601-2-50 «Б»

Л – 1601-2-50 «Р»

Восстановленный глутатион (мкмоль/1г), печень

1/10

6,74±0,38

3,45±0,29*

4,16±0,33*

3,85±0,27*

1/100

6,74±0,38

5,16±0,43*

4,95±0,37*

5,23±0,31*

Окисленный глутатион (мкмоль/ 1г), печень

1/10

0,38±0,05

1,93±0,18*

1,35±0,24*

1,64±0,23*

1/100

0,28±0,05

1,74±0,12*

1,62±0,14*

1,85±0,17*

 

 

 

 

 

 

Цистеин (мкмоль/1г), печень

1/10

0,36±0,04

0,16±0,02*

0,21±0,05*

0,25±0,03*

1/100

0,36±0,04

0,27±0,03

0,29±0,04

0,25±0,03*

МДА (нмоль/мг белка), микросомальная фракция

1/10

8,12±0,97

16,4±1,3*

15,2±0,95*

18,7±1,6*

1/100

8,12±0,97

12,6±1,3*

11,95±0,87*

10,73±0,65*

НАДФ·Н – редуктаза (нмоль/мин· мг белка), микросомальная фракция печени

1/10

61,7±4,58

92,3±5,6*

89,4±6,1*

95,3±7,2*

1/100

61,7±4,58

76,32±3,54*

74,82±4,10*

73,90±3,60*

НАД·Н – редуктаза (нмоль/мин· мг белка), микросомальная фракция печени

1/10

79,4±3,26

112,5±7,4*

105,3±6,7*

109,7±5,4*

1/100

79,4±3,26

95,40±5,70*

91,35±4,26*

86,43±5,14*

Глюкозо – 6 -фосфатаза (нмоль/мин· мг белка), микросомальная фракция печени

1/10

9,63±0,74

4,8±0,53*

5,6±0,43*

5,2±0,64*

1/100

9,63±0,74

6,97±0,54*

7,23±0,68*

7,40±0,56*

Глюкозо – 6 -фосфатадегидрогеназа (мкмоль/мин· мг белка),  печень

1/10

0,68±0,014

0,27±0,04*

0,35±0,03*

0,32±0,04*

1/100

0,68±0,014

0,97±0,07*

0,86±0,06*

0,94±0,05*

Гликоген (мкмоль глюкозы/г печени)

1/10

45,7±8,6

36,8±3,5

47,4±4,4

41,7±5,3

1/100

145,7±8,6

82,3±7,15*

96,8±5,23*

84,35±6,10*

Свободные жирные кислоты (ммоль/л), сыворотка крови

1/10

0,66±0,07

1,86±0,12*

1,63±0,09*

1,95±0,14*

1/100

0,66±0,07

1,33±0,12*

1,24±0,09*

1,15±0,07*

Каталаза (Ед. акт), печень

1/10

7,69±0,62

3,150,24*

4,18±0,36*

3,36±0,17*

1/100

7,69±0,62

9,78±0,57*

9,63±0,44*

9,25±0,68*

СОД (Ед. акт.), печень

1/10

2,10±0,17

4,26±0,43*

3,45±0,18*

3,87±0,26*

1/100

2,10±0,17

3,44±0,26*

3,10±0,23*

2,96±0,18*

Диеновые конъюгаты (нмоль/мг белка), микросомальная фракция печени

1/10

24,65±1,8

76,52±4,16*

71,58±5,62*

74,35±6,43*

1/100

24,65±1,8

69,23±6,5*

54,47±4,82*

62,75±5,28*

Примечание: * - различия с контролем достоверные, р<0,05.

 

 

Результаты изучения влияния олигоэфиров в дозе 1/100 ДЛ50 на состояние антиоксидантной системы выявили существенные и отличительные  особенности динамики исследуемых показателей (табл.). Они характеризовались значительной активацией системы антирадикальной, антиперекисной защиты организма и напряжением метаболических процессов, направленных на обеспечение восстановительных синтезов. Олигоэфиры в дозе 1/100 ДЛ50  по сравнению с контролем приводили к незначительному снижению уровней восстановленного глутатиона на 23,45%; 26,6% и 22,4%; цистеина – 25%,19,45% и 30,56% и активности ферментов Г-6-Фазы на 27,63%; 24,93% и 23,2%; гликогена – 43,52%; 33,57% и 42,11%, соответственно под влиянием  Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601-2-50 «Р». Вместе с тем, действие этой дозы повышало в печени содержание окисленного глутатиона на 521,4%; 478,6% и 550,1%,; МДА – 55,2%; 47,16% и 32,14%; диеновых конъюгатов – 180,8%; 120,9% и 154,6%; активность НАДФ∙Н-редуктазы повышалась на 23,7%; 21,26% и 19,7%, НАД∙Н-редуктазы – 20,15%; 15,05% и 8,85%; Г–6- ФДГ – 42,6%; 26,5% и 38,2%; каталазы – 27,2%; 25,2% и 20,28% и СОД – 63,8%; 47,6% и 40,95%. В сыворотке крови отмечалось увеличение уровня свободных жирных кислот на 101,5%; 87,87% и 74,2%, соответственно у групп животных, подвергавшихся воздействию Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601 -2-50 «Р». Анализ полученных показателей свидетельствует, что олигоэфиры в дозе 1/100 ДЛ50 активируют СРП, ПОЛ и ингибируют неферментную антиоксидантную защиту печени. Эти процессы протекают на фоне активации ферментативной антирадикальной и антиперекисной защиты. При этом следует отметить как усиление катаболических процессов, так и активизацию восстановительных синтезов, что может быть обусловлено существенным напряжением защитно-приспособительных механизмов, направленных на обеспечение гомеостатической функции печени.

Во всех случаях доза 1/1000 ДЛ50 оказалась недействующей на антиокислительную активность печени у белых крыс.

IV. Выводы. Результаты проведенных исследований объективно свидетельствуют, что олигоэфиры Л-501-2-100, Л-1601-2-50 «Б» и Л-1601-2-50 «Р» при дозе 1/10 ДЛ50 активируют в печени теплокровных животных СРП, ПОЛ, истощают антиоксидантную систему и формируют развитие молекулярной мембранной патологии. Наблюдается превалирование катаболических процессов над анаболическими синтезами, что характеризует срыв защитно-приспособительных механизмов. При дозе 1/100 ДЛ50 данные ксенобиотики стимулируют СРП, ПОЛ и активируют систему антирадикальной, антиперекисной защиты организма, что сопровождается усилением как катаболических процессов, так и анаболических синтезов. Данное обстоятельство указывает на значительное напряжение защитно-приспособительных механизмов обеспечения гомеостаза.

Перспективы дальнейших следований. С целью обоснования механизмов биологического действия данных ксенобиотиков предполагается исследовать в подостром опыте влияние олигоэфиров на показатели энергетического и углеводного обмена.

Литература

1. Жуков В.И., Зайцева О.В., Пивень В.И., Сидоренко Н.А. и др. Фториды: биологическая роль и механизм  действия. Белгород: Белвитамин,  2006. 220 с.

     2. Жуков В.И., Мясоедов В.В., Пивень В.И., Козин Ю.И. и др. Детергенты-

     модуляторы радиомиметических эффектов. Белгород: Белвитамин,  

     2000. 376 с.

     3. Жуков В.И., Попова Л.Д., Зайцева О.В., Кратенко Р.И. и др. Простые и

     макроциклические эфиры: Научные основы охраны водных объектов.

     Харьков: «Торнадо», 2000. 438 с.

     4. Колб В.Г.,Камышников В.С. Справочник по клинической биохимии.

     Минск: Беларусь, 1982. 366 с.

     5. Кратенко Р.И. Биологическая активность краун-эфиров в связи с

     проблемой охраны водных объектов. Харьков: ХГМУ, 2001. 205 с.

     6. Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник под ред.

     проф. В.В. Меншикова. М.: Медицина, 1987. 368 с.

     7. Щербань Н.Г., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Капустник В.А. Биохимии-   

     ческие механизмы радиомиметических эффектов поверхностно-

     активных веществ. Харьков: «Раритеты Украины», 2012. 126 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сведения об авторах

1.     Багмут Ирина Юрьевна

2.     Кандидат медицинских наук

3.     Доцент

4.     Харьковская медицинская академия последипломного образования,                    г. Харьков, Украина

5.     Доцент кафедры общей гигиены и эпидемиологии

6.     61002, Украина,  г. Харьков, ул. Фрунзе, дом  10, кв. 3

7.     irinabagmut@ukr.net

8.     +38 (057) 706-34-37; +38 (057) 310-01-73; +38 (050) 364-11-87

 

1.    Зайцева Ольга Васильевна

2.    Доктор биологических наук

3.    Профессор

4.    Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков, Украина

5.    Профессор кафедры медицинской и биологической физики

6.    61202, Украина,  г. Харьков, ул. Ахсарова, дом  20-А, кв. 136

7.    balyk_irina@mail.ru  (для контакта)

8.    +38 (057) 338-79-22; +38 (057) 707-73-67; +38 (067) 375-20-28

 

1.     Жуков Виктор Иванович

2.     Доктор биологических наук, доктор медицинских наук

3.     Профессор

4.     Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков, Украина

5.     Заведующий кафедрой биохимии

6.     –

7.     –

8.     +38 (057) 707-73-44

 

1.     Книгавко Владимир Гиляриевич

2.     Доктор биологических наук

3.     Профессор

4.     Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков, Украина

5.     Заведующий кафедрой медицинской и биологической физики

 

 

 

Адрес для контакта и пересылки экземпляра журнала

e-mail: balyk_irina@mail.ru, olg_vas48@mail.ru

Почтовый адрес: Украина, г. Харьков, 61202, ул. Ахсарова, д. 20-А, кв. 136

Зайцева Ольга Васильевна

тел.: +38 (057) 375-20-28, +38 (057) 338-79-22