Полікарпова Г.В.¹, Жерновая М.Є.², Резуненко Ю.К.¹, Вишницька І.А.², Максимова І.Г.¹

¹Харківський національний медичний університет (Харків)

²Луганський державний медичний університет (Рубіжне)

ВПЛИВ ПОЛІОКСИПРОПІЛЕНГЛІКОЛЮ МОЛЕКУЛЯРНОЇ МАСИ 500 НА ІОННИЙ ОБМІН У ПІДГОСТРОМУ ЕКСПЕРИМЕНТІ

Вступ

У 20-му столітті інтенсивно почала розвиватися хімічна промисловість органічного синтезу олігоефірів [1]. З кожним роком синтезуються нові марки цих речовин, які дозволяють отримати на їх основі перспективні композиційні матеріали – хімічно-, термо- й вогнестійкі пластмаси, епоксидні смоли, емалі, поліуретани та ін. Великі обсяги й широкий асортимент продукції на основі олігоефірів і відсутність прогностичної характеристики потенційної безпеки для теплокровних тварин створюють умови для всебічного вивчення патохімічних механізмів структурно-метаболічних порушень [2–4], які здатні формуватися під впливом субтоксичних доз і тривалого надходження поліефірів до організму. На думку багатьох дослідників, достатньо інформативними показниками оцінки гомеостатичної функції організму є вивчення фонду іонів металів в умовах формування тривалої субтоксичної дії ксенобіотиків. Іони металів відіграють важливу роль в обміні речовин та енергії, забезпеченні процесів життєдіяльності організму. Літературні джерела свідчать, що дефіцит іонів металів, а також їх надлишкове надходження до організму призводять до порушення обмінних процесів і можуть бути причиною розвитку різних захворювань і патологічних станів [5, 6]. Включення їх до основних біохімічних метаболічних систем і комплексів – ферментів, гормонів, вітамінів, рецепторів, нуклеїнових кислот, рибосом, хроматинового надмолекулярного комплексу й інших визначає їх виключне значення в забезпеченні різних фізіологічних і біохімічних процесів, транспорті субстратів через біологічні мембрани, проведенні нервового імпульсу, генерації енергії та ін. [7–9]. Іони металів в організмі виконують широкий спектр різноманітних функцій – структурну, транспортну, детоксикаційну, хеміосмотичну, когенетичну й багато інших [5, 6]. Особлива роль у цих метаболічних процесах належить іонам калію, натрію, кальцію, магнію, міді, цинку, заліза, фосфору й марганцю. Враховуючи вищенаведене, метою роботи було вивчення впливу поліоксипропіленгліколю молекулярної маси 500 у підгострому експерименті на обмін іонів металів в органах і тканинах при тривалій субтоксичній дії на організм щурів.

Матеріали й методи дослідження

Вибір ксенобіотика було обгрунтовано необхідністю отримання прогностичної характеристики потенційної небезпеки для теплокровних тварин, розробки патохімічних механізмів розвитку структурно-метаболічних порушень і засобів корекції дисфункції гомеостазу. Поліоксипропіленгліколь молекулярної маси 500 відноситься до класу простих поліефірів з регламентованими фізико-хімічними властивостями, що має товарну назву «Лапрол» – Л-502-2-10. Програма дослідження передбачала виконання підгострого експерименту на статевозрілих білих щурах популяції Вістар масою 180–190 г і визначення вмісту в органах і тканинах іонів металів. Тварини протягом 60 діб отримували щоденно водні розчини ксенобіотика з розрахунку 1/10, 1/100 й 1/1000 середньолетальної дози (ДЛ₅₀). Усього було використано чотири групи тварин – три дослідних та одна контрольна, по 10 щурів у кожній групі. Контрольна група щурів отримувала відповідні об’єми питної води. При виконанні роботи дотримувалися біоетики й принципів «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей» (Страсбург, 1986). Обмін іонів металів вивчали атомно-абсорбційним методом [1]. Вивчався вміст в органах і тканинах калію, натрію, кальцію, магнію, міді, цинку, заліза, фосфору й марганцю. Статистичне опрацювання отриманих результатів дослідження виконувалося з використанням методів варіаційної статистики й оцінкою вірогідності груп порівняння по Стьюденту-Фішеру.

Результати дослідження та їх обговорення

Результати дослідження показали, що тривала субтоксична дія Л-502-2-10 у підгострому експерименті призводить до підвищення концентрації іонів калію в сироватці крові на 95,08% й 42,48%, кальцію – на 42,74% й 27,41%, магнію – на 109,82% й 53,57%, міді – на 75,46% й 29,69%, цинку – на 87,75% й 38,92%, заліза – на 142,47% й 71,20%, фосфору – на 105,78% й 65,89%, марганцю – на 75,14% й 31,25%, відповідно в групах щурів, токсифікованих 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. На цьому тлі відмічалося зниження вмісту натрію на 16,15% й 9,38%, відповідно під впливом 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀ (табл. 1).

Таблиця 1

Вплив субтоксичних доз Л-502-2-10 на рівень іонів металів у сироватці крові експериментальних тварин

Показники	Група спостереження, M±m (ДЛ50)
	Контроль ( n=10)	1/10 (n=10)	1/100 (n=10)	1/1000 (n=10)
Калій, ммоль/л	3,46±0,38	6,75±0,49*	4,93±0,36*	3,74±0,32
Натрій, ммоль/л	138,7±6,10	116,3±5,20*	125,7±4,18*	141,6±5,17
Кальцій, ммоль/л	2,48±0,22	3,54±0,27*	3,16±0,31*	2,63±0,30
Магній, ммоль/л	1,12±0,14	2,35±0,24*	1,72±0,16*	1,14±0,16
Мідь, мкмоль/л	16,3±1,52	28,6±1,83*	21,14±1,35*	17,12±1,43
Цинк, мкмоль/л	17,47±1,46	32,8±2,17*	24,27±1,48*	18,50±1,68
Залізо, мкмоль/л	18,20±1,63	44,13±3,25*	31,16±3,12*	19,10±1,74
Фосфор, ммоль/л	1,73±0,20	3,56±0,33*	2,87±0,24*	1,85±0,24
Марганець, мкмоль/л	16,86±1,37	29,53±1,82*	22,13±1,58*	17,10±1,40

Примітка: * – різниця вірогідна р < 0,05

Така динаміка концентрації в сироватці крові іонів металів може свідчити про суттєві порушення структурно-метаболічного стану різних органів і тканин під впливом як 1/10, так і 1/100 ДЛ₅₀. В 1/1000 ДЛ₅₀ поліоксипропіленгліколь молекулярної маси 500 не впливав на обмін іонів металів у сироватці крові.

Оцінка тих же показників у печінці (табл. 2) виявила зниження вмісту калію на 39,68% й 26,34%, натрію – на 30,85% й 19,78%, магнію – на 38,98% й 15,59%, цинку – на 28,0% й 19,78, міді – на 32,61% й 14,14%, заліза – на 41,49% й 17,04%, фосфору – на 39,825 й 26,23%, марганцю – на 40,91% й 18,02%, а також підвищення рівня кальцію на 75,22% й 30,88%, відповідно в групах тварин, токсифікованих 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Ці дані показують, що на тлі зниження в печінці вмісту більшості іонів досліджуваних металів спостерігається зростання рівня іонів кальцію. На думку багатьох авторів, накопичення кальцію в органах і тканинах поєднано зі структурно-метаболічними й дистрофічними враженнями, які супроводжуються гіпоксією й різким зниженням енергопродукції, що часто відмічається в умовах стимуляції вільнорадикальної патології, перекисного окислення ліпідів і розвитку мембранної патології.

Таблиця 2

Вміст іонів металів у печінці щурів під впливом субтоксичних

доз Л-502-2-10 у підгострому експерименті

Показники (мг/100 г тканини)	Група спостереження, M±m (ДЛ50)
	Контроль ( n=10)	1/10 (n=10)	1/100 (n=10)	1/1000 (n=10)
Калій	8,62±0,74	5,20±0,46*	6,35±0,52*	8,43±0,69
Натрій	8,85±0,65	6,12±0,53*	7,10±0,48*	8,54±0,72
Кальцій	3,27±0,26	5,73±0,45*	4,28±0,33*	3,18±0,30
Магній	6,80±0,53	4,15±0,42*	5,74±0,45*	6,65±0,62
Мідь	0,92±0,08	0,62±0,05*	0,79±0,06*	0,94±0,09
Цинк	9,76±0,84	6,93±0,57*	7,83±0,62*	9,57±0,73
Залізо	1,35±0,09	0,79±0,04*	1,12±0,11*	1,38±0,16
Фосфор	4,27±0,35	2,57±0,21*	3,15±0,26*	4,25±0,42
Марганець	5,33±0,48	3,15±0,28*	4,37±0,44*	5,23±0,56

Примітка: * – різниця вірогідна р < 0,05

Дослідження обміну іонів металів у нирках щурів під впливом субтоксичних доз Л-502-2-10 характеризувалися зниженням рівня калію на 26,90% й 6,44%, натрію – на 19,63% й 12,75%, магнію – на 22,99% й 13,05%, міді – на 29,34% й 16,67%, цинку – на 55,10% й 42,47%, заліза – на 33,21% й 21,54%, фосфору – на 27,42% й 8,78%, марганцю – на 23,97% й 13,63%, а також підвищенням вмісту кальцію на 54,27% й 25,65%, відповідно під впливом 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Аналіз показав, що динамічні показники обміну іонів металів у печінці й нирках мали однакову спрямованість – рівень калію, натрію, магнію, міді, цинку, заліза, фосфору й марганцю знижувався, а кальцію – підвищувався. В 1/1000 ДЛ₅₀ поліоксипропіленгліколь не впливав на обмін іонів металів як у печінці, так і в нирках (табл. 3).

Таблиця 3

Вплив Л-502-2-10 у субтоксичних дозах на обмін іонів металів у нирках експериментальних тварин

Показники (мг/100 г тканини)	Група спостереження, M±m (ДЛ50)
	Контроль ( n=10)	1/10 (n=10)	1/100 (n=10)	1/1000 (n=10)
Калій	2,64±0,15	1,93±0,17*	2,47±0,18	2,59±0,21
Натрій	257,3±5,26	206,8±6,3*	224,5±4,7*	260,2±6,8
Кальцій	2,69±0,17	4,15±0,37*	3,38±0,24*	2,75±0,29
Магній	4,83±0,34	3,72±0,26*	4,20±0,28*	4,78±0,36
Мідь	17,52±1,46	12,38±1,14*	14,6±1,35*	18,52±1,64
Цинк	6,57±0,64	2,95±0,34*	3,78±0,32*	6,43±0,58
Залізо	7,80±0,53	5,21±0,46*	6,12±0,48*	7,95±0,66
Фосфор	10,14±0,86	7,36±0,54*	9,25±0,57*	10,28±0,67
Марганець	8,22±0,57	6,25±0,44*	7,10±0,42*	8,43±0,56

Примітка: * – різниця вірогідна р < 0,05

Висновки. Таким чином, результати дослідження свідчать, що поліоксипропілен-гліколь молекулярної маси 500 в умовах перорального субтоксичного впливу 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀ призводить до підвищення в сироватці крові концентрації калію, кальцію, магнію, міді, цинку, заліза, фосфору й марганцю, а також зниження рівня натрію. Ксенобіотик у цих дозах як у печінці, так і в нирках знижував вміст калію, натрію, магнію, міді, цинку, заліза, фосфору й марганцю, а також підвищував рівень кальцію. Така динаміка іонів металів може вказувати на багаточисельні метаболічні й структурні порушення в різних органах і тканинах, які супроводжуються розвитком тканинної гіпоксії й мембранної патології. В 1/1000 ДЛ₅₀ поліоксипропіленгліколь не впливав на обмін іонів металів при тривалій токсифікації щурів.

Література:

1. Простые и макроциклические эфиры: Научные основы охраны водных объектов / [В.И. Жуков, Л.Д. Попова, О.В. Зайцева и др.] – Харьков: «Торнадо», 2000. – 435 с.

2. Акопова А.В. Обратимость энергозависимого накопления кальция в митохондриях / А.В. Акопова // Український біохімічний журнал. – 2008. – Т. 80, № 2. – С. 82–89.

3. Кудрин А.В. Микроэлементы и кальций в регуляции апоптоза / А.В. Кудрин // УСБ. – 1998. – № 5. – С. 17–21.

4. Иежица И.Н. Калий-магниевый гомеостаз: физиология, патофизиология, клинические последствия дефицита и особенности фармакологической коррекции / И.Н. Иежица, А.А. Спасов // Успехи физиологических наук. – 2008. – Т. 39, № 1. – С. 23–41.

5. Авцын А.П. Недостаточность эссенциальных микроэлементов и её проявления в патологии / А.П. Авцын // Архив патологиии. – 1990. – Т. 52, № 3. – С. 3–8.

6. Микроэлементозы человека /[ Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. ] – М.: Медицина. – 1991. – 496 с.

7. Клиническое значение дисбаланса микроэлементов / [Н.А. Мухин, Л.В. Козловская, Г.К. Барашков и др.] // Микроэлементы в медицине. – 2005. – Т. 6, Вып. 1. – С. 42–45.

8. Скальный А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков – М.: ОНИКС 21 век. – Изд-во «Мир». – 2004. – 216 с.

9. Протасова О.В. Исследование взаимосвязи между дисбалансом содержания макро- и микроэлементов в организме и развитием морфологических дезинтеграций в биологических жидкостях и тканях / О.В. Протасова, И.А. Максимова, М.А. Ботвин [и др.] // Физиология человека. – 2007. – Т. 33, № 2. – С. 104–109.