Попова Л.Д.¹, Ткаченко А.С.¹, Жерновая М.Є.², Шевченко О.О.¹, Артюгіна Л.І.¹,

¹Харківський національний медичний університет (м. Харків)

²Луганський державний медичний університет (м. Рубіжне)

ВПЛИВ ПОЛІОКСИПРОПІЛЕНГЛІКОЛЮ МОЛЕКУЛЯРНОЇ МАСИ 500 НА ВНУТРІШНЬОКЛІТИННИЙ МЕТАБОЛІЗМ ТА ОБМІН КАТЕХОЛАМІНІВ

Вступ

Підвищення антропогенного хімічного впливу на навколишнє середовище призвело до створення нової екологічної ситуації, яка змінила структуру соматичної патології й призвела до формування екологічно обумовлених захворювань. Серед чинників хімічного навантаження на біосферу важливе місце посідають поверхнево-активні речовини, пестициди, гербіциди, солі важких металів, прості поліефіри, азотовмісні сполуки, хлоровані й циклічні вуглеводи та ін. [1–3]. Щороку збільшується їх обсяг виробництва й негативний вплив на флору й фауну. Це в повній мірі відноситься й до нових продуктів промисловості органічного синтезу – простих поліефірів, що мають товарну назву «Лапроли». Дані сполуки широко застосовуються в різних галузях народного господарства для виробництва штучної шкіри, епоксидних смол, пластмас, пінопластів, поліуретанів, лаків, емалей. В якості готових продуктів вони застосовуються як антикорозійні препарати, флотореагенти, охолоджуючі й гальмівні рідини, емульгатори нафтопродуктів та ін. [1]. Великі обсяги виробництва, широкий асортимент продукції, що виробляється на їх основі, і відсутність прогностичної характеристики потенційної безпеки для населення нових марок «Лапролів» роблять актуальним вивчення патохімічних механізмів розвитку структурно-метаболічних порушень в організмі, що виникають внаслідок тривалої субтоксичної дії ксенобіотиків. На сучасний стан однією з важливих і в той же час найбільш складних проблем є обгрунтування механізмів виникнення й розвитку ушкоджуючої дії шкідливих речовин на організм. Збереження структурної цілісності й оптимального функціонування органів, систем і функцій забезпечується сукупністю перебігу енергетичних і пластичних процесів, а також складною системою регуляції нервовою системою в кооперативній взаємодії з гуморальними факторами [2, 3]. Їх єдність полягає в тому, що трофічний вплив нервової системи на організм, органи й тканини реалізується за допомогою хімічних речовин, які є прямими посередниками в передачі цих впливів, або їх вивільнення контролюється нервовою системою [1, 2]. Відомо, що розвиток дистрофічних процесів тісно поєднаний з факторами, що забезпечують функціонування внутрішньоклітинних механізмів регуляції метаболізму. Дослідження ролі регуляторних механізмів різного рівня в розвитку структурно-метаболічних порушень може сприяти розумінню патохімічних розладів і спонукати до обгрунтування засобів патогенетичної корекції метаболічних змін при застосуванні лікувально-оздоровчих заходів. При вивченні механізмів розвитку патологічних станів серйозної уваги заслуговує дисбаланс в організмі катехоламінів. Це обумовлено їх важливою роллю, яку вони відіграють у функціонуванні різних органів, систем і функцій організму, у тому числі гіпоталамо-гіпофізарно-надниркової нейроендокринної системи.

Метою роботи було вивчення впливу субтоксичних доз поліоксипропіленгліколю молекулярної маси 500 на внутрішньоклітинний метаболізм та обмін катехоламінів у підгострому експерименті.

Матеріали та методи дослідження

У роботі було використано поліоксипропіленгліколь молекулярної маси 500 з регламентованими фізико-хімічними властивостями, який являє собою в’язку рідину, добре розчинну у воді й органічних розчинниках – спиртах, ефірі, бензолі, толуолі та ін. Згідно параметрів гострої токсичності, поліоксипропіленгліколь товарної назви «Лапрол» – Л-502-2-10 відноситься до помірно токсичних сполук, які не володіють кумуляцією, видовою й статевою чутливістю. Середньолетальні дози (ДЛ₅₀) були визначені на рівнях 1,83 і 2,13 г/кг маси тварин, відповідно для щурів популяції Вістар і мишей. Вибір даного ксенобіотика було обгрунтовано великими обсягами виробництва, розповсюдженим контактом з населенням і відсутністю прогностичної характеристики потенційної безпеки для теплокровних тварин. Програма дослідження передбачала проведення підгострого 60-добового експерименту на статевозрілих білих щурах популяції Вістар масою 180–190 г. Відповідно до умов експерименту тварини щоденно вранці натщесерце отримували пероральним шляхом водні розчини Л-502-2-10 в 1/10, 1/100 та 1/1000 ДЛ₅₀. Ксенобіотик вводили внутрішньошлунково за допомогою металевого зонда. Контрольна група тварин отримувала відповідні об’єми питної води. У кожній групі як дослідних, так і контролю утримувалося по 10 щурів. Усі етапи наукового експерименту виконувалися при дотримуванні біоетики й принципів «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей» (Страсбург, 1986). Задачі дослідження передбачали визначення стану циклазного медіаторного каскаду й вмісту катехоламінів у різних органах і тканинах. Активність циклазного медіаторного каскаду й стан внутрішньоклітинної медіації оцінювалися за вмістом у тканинах серця й кори головного мозку циклічного аденозинмонофосфату (цАМФ), циклічного гуанозинмонофосфату (цГМФ) та активності ферментів аденілатциклази (АЦ), гуанілатциклази (ГЦ) і фосфодіестерази (ФДЕ) радіоімунологічним методом з використаннням тест-систем фірми Amersham International plc. (Великобританія). При визначенні катехоламінів (адреналіну, норадреналіну й дофаміну) у печінці, серці й наднирниках застосовувався метод Y. Endo, Y.A. Ogura [4]. Для зв’язування біогенних моноамінів була використана карбоксиметилцелюлоза фірми Reanal, ємністю 0,6–0,8 мекв/г. Окислення катехоламінів і дофаміну виконували методом, що описаний в G. Slabo et al. [5]. Спектрофотометричне визначення рівнів моноамінів здійснювалося на спектрофотометрі фірми «Хітачи» МPF-4 після колоночної хромотографії за калібрувальними графіками. Результати дослідження статистично опрацьовувалися за допомогою критерію Стьюдента-Фішера.

Результати та їх обговорення

Дослідження впливу Л-502-2-10 на внутрішньоклітинний метаболізм виявили зменшення вмісту цАМФ у тканинах серця на 58,49% й 37,89%, при цьому рівень цГМФ у даному органі підвищувався на 153,87% й 104,52%, відповідно при дії 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀ (табл. 1).

Таблиця 1

Вплив субтоксичних доз Л-502-2-10 на внутрішньоклітинний метаболізм

Показники (органи й тканини)	Група спостереження, M±m (ДЛ50)
	Контроль ( n=10)	1/10 (n=10)	1/100 (n=10)	1/1000 (n=10)
цАМФ, пмоль/г (серце)	784,6±42,3	325,73±18,16*	487,32±26,28*	795,82±54,15
цГМФ, пмоль/г (серце)	66,32±4,87	168,37±8,74*	135,64±9,42*	63,27±5,16
АЦ, пмоль/мг білка· 1 хв (серце)	38,24±2,16	22,65±1,34*	27,54±1,86*	41,38±3,24
ГЦ, пмоль/мг білка· 1 хв (серце)	13,62±1,14	28,32±1,56*	19,65±1,37*	14,83±1,68
ФДЕ, пмоль Рн/мг білка·1 хв (серце)	7,96±0,83	21,68±1,39*	17,21±1,43*	8,10±0,75
цАМФ, пмоль/мг (мозок)	510,30±38,42	223,46±10,14*	265,18±12,17*	495,43±46,30
цГМФ, пмоль/мг (мозок)	66,32±4,87	168,37±8,74*	135,64±9,42*	63,27±5,16
АЦ, пмоль цАМФ/мг білка·1 хв (мозок)	118,32±6,15	63,74±5,82*	79,85±6,17*	121,84±7,20
ГЦ, пмоль цГМФ/мг білка·1 хв (мозок)	1,76±0,14	4,93±0,65*	2,78±0,35*	1,86±0,17
ФДЕ, пмоль Рн/мг білка·1 хв (мозок)	4,68±0,46	9,14±0,86*	6,25±0,53*	5,10±0,38

Примітка: * – різниця вірогідна р < 0,05

Аналіз АЦ показав зниження її активності на 40,77% й 27,99%. Ці процеси відмічалися на тлі зростання активності ГЦ на 107,92% й 44,27%, відповідно під впливом 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Проте, слід відмітити, що фофодіестеразна активність суттєво підвищувалася – на 172,36% й 116,20%, відповідно під впливом 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Ці дані вказують на значні порушення внутрішньоклітинного метаболізму й активацію відновлювальних синтезів під впливом як 1/10, так і 1/100 ДЛ₅₀, а також поєднуються з рівнем цАМФ і цГМФ. Так, вміст цАМФ у корі головного мозку знижувався на 56,22% й 48,04%, а цГМФ – на 213,64% й 142,42%, відповідно в тварин, токсифікованих 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Аденілатциклазна активність зменшувалася на 46,13% й 32,52%, а гуанілатциклазна – підвищувалася на 180,11% й 57,95%, що узгоджується з динамікою вмісту циклічних нуклеотидів. Фосфодіестеразна активність зростала на 95,29% й 33,54%, відповідно в групах тварин, що були токсифіковані 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Отримані дані свідчать, що Л-502-2-10 в 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀ здатний призводити до глибоких порушень внутрішньоклітинного метаболізму, який може супроводжуватися дистрофічними й деструктивними процесами. В1/1000 ДЛ₅₀ Л-502-2-10 не впливав на показники внутрішньоклітинного метаболізму.

Діагностична оцінка рівня катехоламінів виявила зниження вмісту адреналіну в серці, норадреналіну й адреналіну в наднирниках тварин, токсифікованих 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀ (табл. 2).

При цьому, рівень адреналіну зменшувався в серці на 59,22% й 40,98%, а норадреналіну в наднирниках – на 64,27% й 44,26%, відповідно під впливом 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Вміст адреналіну в наднирниках знижувався на 32,61% й 23,92% в тварин, які були токсифіковані 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. У головному мозку рівень дофаміну зменшувався на 59,11% й 39,22 %, норадреналіну – на 53,34% й 35,96%, адреналіну – на 63,16% й 42,11%, відповідно під впливом 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Така ж динаміка катехоламінів була властива й для печінки: вміст дофаміну знижувався на 56,29% й 32,25%, норадреналіну – на 73,67% й 44,09%, адреналіну – на 66,40% й 47,83%, відповідно в групах тварин, токсифкованих 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. Аналіз свідчить, що Л-502-2-10 у підгострому експерименті пригнічує ерготропну функцію симпато- адреналової системи, що може бути пов’язано з дисфункцією серцево-судинної й дихальної систем, а також енергетичного метаболізму.

Таблиця 2

Вплив Л-502-2-10 на обмін катехоламінів в умовах підгострої субтоксичної дії на організм щурів

Показники (органи й тканини)	Група спостереження, M±m (ДЛ50)
	Контроль ( n=10)	1/10 (n=10)	1/100 (n=10)	1/1000 (n=10)
Адреналін, нмоль/г (серце)	10,42±0,83	4,25±0,38*	6,15±0,44*	9,87±0,63
Норадреналін, мкмоль/г (наднирники)	1,74±0,16	0,62±0,07*	0,97±0,08*	1,65±0,24
Адреналін, мкмоль/г (наднирники)	2,76±0,24	1,86±0,09*	2,10±0,16*	2,53±0,33
Дофамін, мкг/г (головний мозок)	3,57±0,29	1,46±0,05*	2,17±0,19*	3,46±0,32
Норадреналін, мкг/г (головний мозок)	0,89±0,07	0,41±0,03*	0,57±0,06*	0,87±0,09
Адреналін, мкг/г (головний мозок)	0,38±0,05	0,14±0,03*	0,22±0,06*	0,36±0,07
Дофамін, мкг/г (печінка)	1,83±0,16	0,80±0,05*	1,24±0,07*	1,75±0,21
Норадреналін, мкг/г (печінка)	0,93±0,08	0,31±0,02*	0,52±0,03*	0,88±0,09
Адреналін, мкг/г (печінка)	0,46±0,07	0,15±0,02*	0,24±0,03*	0,44±0,06

Примітка: * – різниця вірогідна р < 0,05

Висновки

Таким чином, дослідження свідчать, що Л-502-2-10 в 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀ здатний впливати на внутрішньоклітинний метаболізм, пригнічувати ерготропну функцію на тлі зниження відновлювальних синтезів. Дисфункція цАМФ- і цГМФ-залежної медіаторної системи свідчить про значні структурно-метаболічні порушення, що відбуваються під впливом Л-502-2-10 в 1/10 й 1/100 ДЛ₅₀. В 1/1000 ДЛ₅₀ «Лапрол» не впливає на внутрішньоклітинний метаболізм та обмін катехоламінів – адреналіну, норадреналіну й дофаміну.

Література:

1. Простые и макроциклические эфиры: научные основы водных объектов / [В.И. Жуков, Л.Д. Попова, О.В. Зайцева и др.] – Харьков: «Торнадо», 2000. – 438 с.

2. Фториды: биологическая роль и механизм действия / [В.И. Жуков, О.В. Зайцева, В. И. Пивень и др.] – Белгород, 2006. – 220 с.

3. Биохимические механизмы радиомиметических эффектов поверхностно-активных веществ / [Щербань Н.Г., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Капустник В.А. ] – Харьков: «Раритеты Украины», 2012. – 120 с.

4. Endo Y. Rapid and simple determination of histamine and poliamines / Y. Endo, Y.A. Ogura // Japan J. Pharmacol. – 1975. – № 25. – P. 610–612.

5. Slabo G., Kovace G.L., Felegdy G. A modified sereening method for rapid simultaneous determination of dopamine, noradrenaline and serotonin in the same brain region // Asta Physiol. Hung. – 1983. – Vol. 61 (1–2). – P. 51–57.