Биологические науки/Физиология человека и животных

Сидоряк Н.Г.

Межведомственная лаборатория медико-биологического мониторинга Мелитопольского государственного педагогического университета и Таврического агротехнологического университета, г. Мелитополь, Украина

Особенности кислородтранспортной функции крови у крыс при длительном введении нитрита натрия

В настоящее время организм человека подвергается воздействию различных вредных веществ, в частности нитратов и нитритов. Эти вещества содержатся в новых лекарственных препаратах, удобрениях, искусственных материалах, а так же в продуктах растительного (шпинат, укроп, петрушка, арбузы, картофель, морковь и др.) и животного происхождения (копченая рыба, копченое мясо, колбаса) происхождения [1, 3, 10, 14]. Повышенные концентрации этих нитритов и нитратов вызывают развитие различных интоксикаций, бытовых и профессиональных отравлений, а так же возникновение анемий и метгемоглобинемий. Поступление нитратов и нитритов в организм приводит к инактивации гемоглобина, что в свою очередь вызывает нарушение поступления кислорода к тканям [11]. В литературе представлены данные о влиянии малых и средних доз нитрита натрия [9, 11], однако недостаточно освещен аспект хронического воздействия больших доз нитрита натрия на функциональные показатели крови. Поэтому целью нашей работы было изучить длительное введение нитрита натрия на функциональные показатели крови у крыс.

Методика. Для решения поставленных задач нами были проведены исследования на 60 белых крысах-самцах линии Вистар, массой 160-220 г. В качестве экспериментальной модели была выбрана метгемоглобинемия, вызванная подкожным введением водного раствора метгемоглобинобразователя – нитрита натрия – в дозе 7 мг на 100 г массы тела животного. Все показатели определяли до введения нитрита натрия и на 5^й, 15^й и 30^й дни исследований.

Общее содержание гемоглобина ( ) и содержание метгемоглобина ( ) в крови определяли цианидным методом в модификации Кушаковского [6]. Напряжение кислорода ( ) в артериальной и смешанной венозной крови определяли на газоанализаторе «Corning» Венгрия, Великобритания. Насыщение артериальной и венозной крови кислородом ( и ) устанавливали из величин и по кривой диссоциации оксигемоглобина для крови белых крыс.

Так же определяли содержание «активного» гемоглобина ( ) и кислородную емкость крови (КЕК). На основании полученных данных рассчитывали содержание кислорода в артериальной и смешанной венозной крови ( и ).

Результаты исследований. На 5^й день эксперимента отмечалось увеличение концентрации метгемоглобина в крови у крыс в 2.4 раза по сравнению с исходным уровнем, на 15^й день исследований величина данного показателя имела тенденцию к увеличению по сравнению со значением 5^го дня исследований (р<0,01), однако был выше исходного уровня в 3 раза (р<0,001). К 30^му дню введения нитрита натрия в дозе 7 мг/100 г массы тела животного отмечалось снижение концентрации метгемоглобина в крови по сравнению с величиной метгемоглобина на 5^й и 15^й дни экспозиции на 25% и 40% соответственно, однако оставалась несколько повышенной по сравнению с исходным уровнем. Такие изменения концентрации метгемоглобина в крови свидетельствуют о развитии хронической метгемоглобинемии. Но следует отметить, что на 30^й день исследований, метгемоглобинемия становится менее выраженной, что, по-видимому, можно объяснить включением в работу энзиматических редуктазных систем эритроцитов [13] и ростом эритропоэза, т.е. увеличением числа молодых эритроцитов [2]. Анализируя изменения концентрации гемоглобина в крови у крыс при хроническом введении нитрита натрия в дозе 7 мг/100 г массы тела животного можно отметить следующие изменения. Концентрация гемоглобина на 5^й день исследований уменьшалась на 14% по сравнению с исходной величиной, к 15^му дню данный показатель снижался до 10,5±0,58 г%, что составило 11% по сравнению с 5^м днем экспозиции, а на 30^й день значение гемоглобина в крови увеличивалось до 12,5±0,48 г%. Снижение гемоглобина на 5^й и 15^й дни исследований можно, по-видимому, объяснить токсическим действием нитрита натрия, вызывающим гемолитическое воздействие на эритроциты, т.е. гемолиз эритроцитов [4, 5, 8]. Увеличение концентрации гемоглобина на 30^й день исследований можно объяснить компенсаторным механизмом функции крови и адаптацией к нитритной нагрузке.

Такие изменения метгемоглобина и гемоглобина в крови привели к существенным колебаниям «активного гемоглобина», который способен присоединять к себе кислород. Так, наибольшее снижение было отмечено на 5^й и 15^й дни экспозиции, оно составило 17% и 28% по сравнению с исходным уровнем. На 30^й день исследований отмечено уменьшение «активного гемоглобина» в меньшей степени, чем на 5^й и 15^й дни. Следует отметить, что аналогичная картина изменений наблюдалась и со стороны кислородной емкости крови, наименьшее ее значение было на 15^й день введения нитрита натрия, в дозе 7 мг/100 г массы тела животного (табл. 1).

Снижение кислородной емкости крови при хроническом введении метгемоглобинобразователя в значительной степени определялось уменьшением общей концентрации гемоглобина в крови, чем ростом концентрации метгемоглобина. Очевидно, что действие нитрита натрия приводит к понижению концентрации общего гемоглобина. Это явление можно объяснить тем, что нитриты являются сильными кровяными ядами [12], которые наряду с образованием метгемоглобина способны к окислению восстановленного глютатиона. Накопление его окисленной формы и активных радикалов вызывают дальнейшую дезорганизацию обмена веществ в эритроцитах. Так, было показано [4, 7], что действие нитрита натрия сопровождается накоплением телец Гейнца в эритроцитах, они представляют собой денатурированные формы кровяного пигмента. Эритроциты, содержащие тела Гейнца, обречены на гибель. Нарушение структуры кровяных клеток происходит параллельно с повреждением гемоглобина [6].

Таблица 1

Изменение показателей крови у крыс при длительном введении нитрита натрия в дозе 7 мг/100 г массы тела животного.

Показатели	Исходный уровень	7 мг / 100 г NaNO2
		5-й день	15-й день	30-й день
СMetHb %	2,10 ± 0,25	5,08* ±0,32	6,28* ±0,48	3,82 ±0,25
CHb, г %	13,8 + 0,38	11,8* ±0,82	10,5* ±0,58	12,5 ±0,48
CHb "акт", г %	13,5 + 0,38	11,2* ±0,72	9,84* ± 0,68	12,02 ±0,30
КЕК, об %	18,1 ± 0,38	15,0* ±0,35	13,2* ±0,65	16,2 ±0,32
мм рт. ст	96,8 ± 2,13	80,5* ± 1,50	72,2* ± 0,78	70,8* ± 1,58
мм рт. ст	39,7 ± 2,59	33,7* ±1,02	36,8 ± 1,50	38,3 ±0,78
об. %	16,94 ± 0,32	13,58* ± 1,20	10,86* ±0,85	13,6* ±0,78
об. %	14,43 ± 0,27	9,30* ±1,28	8,18* ±0,81	10,0* ±0,81
об. %	5,50 ± 0,11	4,28 ± 1,21	2,68* ± 0,84	3,6 ±0,79

* достоверность

Существенные изменения были отмечены и напряжения кислорода в артериальной крови, чем дольше вводился метгемоглобинобразователь, тем больше наблюдалось падение данного показателя. Так, на 5^й день эксперимента напряжение кислорода падало до 80,5±1,50 мм рт. ст. (р<0,001) и составило 17% по сравнению с исходным уровнем. Наибольшее понижение отмечалось на 30^й день исследований и равнялось 27% от первоначального значения данного показателя (табл. 1). Эти изменения напряжения кислорода в артериальной крови свидетельствуют о развитии артериальной гипоксемии, и чем больше время воздействия, тем она более выражена. Снижение «активного» гемоглобина, кислородной емкости крови и напряжения кислорода в артериальной крови приводит к развитию гипоксического состояния гемического типа [9, 11].

Анализируя изменения напряжения кислорода в смешанной венозной крови, можно заметить, что они были менее выражены, чем в артериальной крови. Так, на 5^й день экспозиции напряжение кислорода снижалось на 15% по сравнению с исходным уровнем. В дальнейшем на 15^й день величина данного показателя увеличивалась, по сравнению с данными на 5^й день, на 9%. А к 30^му дню напряжение кислорода увеличивалось и составило 38,3±0,78 мм рт. ст., что было незначительно ниже исходного уровня.

Таким образом, видно, что при длительном введении нитрита натрия наблюдалось так же и развитие венозной гипоксемии, наиболее выраженной она была на 5^й день исследований. Следует отметить, что существенные изменения наблюдались и со стороны содержания кислорода в артериальной крови. Все значения данного параметра были ниже исходного уровня (табл. 1).

Содержание кислорода в артериальной крови на 5^й день исследований равнялось 13,58±1,20 об%, что на 20% ниже величины данного показателя в исходном состоянии. На 15^й день содержание кислорода в крови еще в большей степени снижалось по отношению к исходному уровню и 5^му дню экспозиции, и это снижение составило 36% и 20% соответственно. На 30^й день исследований, т.е. хронического введения метгемоглобинобразователя – нитрита натрия в дозе 7 мг/100 г массы тела животного нами было отмечено снижение данного показателя по сравнению с исходным уровнем на 20% (табл. 1), тогда как по отношению к 15^му дню эксперимента содержание кислорода в артериальной крови повышалось на 25%. Аналогичная тенденция изменений наблюдалась и содержания кислорода в смешанной венозной крови. Наименьшее значение отмечалось на 15^й день экспозиции и равнялось 8,18±0,81 об%, что было ниже исходного уровня на 43%. На 30^й день введения метгемоглобинобразователя данный параметр был ниже исходного уровня на 31%, но выше на 22%, чем на 15^й день исследований (табл. 1).

Выводы.

Длительное введение метгемоглобинобразователя – нитрита натрия – приводит к развитию хронической метгемоглобинемии.

При введении нитрита натрия в дозе 7 мг/100 г массы тела животного отмечается снижение общего гемоглобина в крови, в большей степени, чем увеличение метгемоглобина, что вызывает уменьшение кислородной емкости крови и развитие гипоксического состояния гемического типа.

Развивающаяся хроническая метгемоглобинемия сопровождается снижением напряжения кислорода в артериальной крови и развитием гипоксемии.

Хроническое введение метгемоглобинобразователя вызывает падение напряжения кислорода в смешанной венозной крови и развитием венозной гипоксемии.

Таким образом, при хроническом введении нитрита натрия развивалась гемическая гипоксия с выраженной артериальной и венозной гипоксемией, которая в большей степени была отражена на 15^й день исследований.

Литература

1. Баймышев Р. Х. Научные и практические аспекты использования нитрита и нитрата натрия при производстве вареных колбас длительного хранения: автореф. дис. … на соискание науч. степени канд. техн. наук: спец. 05.02.08 «Технология машиностроения» / Р. Х. Баймышев. – Москва, 2004. – 30 с.

2. Гительзон И. И. Накопление метгемоглобина и возраст эритроцитов / И. И. Гительзон, Н. В. Гомзякова / В кн.: Вопросы биофизики, биохимии и патологии эритроцитов. – М.: Наука, 1967. – С. 132-134.

3. Жукова Г. Ф. Нитриты и N-нитрозоамины в мясе и мясных продуктах / Г. Ф. Жукова, М. С. Торская, В. И. Родин, С. А. Хотимченко // Вопросы питания. – 1999, №4. – С. 32-34.

4. Иванова А. С. Состояние эритроцитарной системы белых крыс при хронической нитритной интоксикации и введении α-токоферола: автореф. дис. … на соискание науч. степени канд. биол. наук. / А. С. Иванова – Санкт-Петербург, 2008. – 29 с.

5. Иванова А. С. Состояние эритроцитарной системы белых крыс при длительной нитритной интоксикации / А. С. Иванова, О. А. Пахрова, С. Б. Назаров // Гигиена и санитария. – 2004. – С. 58-60.

6. Кушаковский М. С. Клинические формы повреждения гемоглобина. / М. С. Кушаковский – Л.: Медицина, 1968. – 324 с.

7. Лобода Ю. И. Влияние цистаина на некоторые показатели морфологического состава крови собак при нитритной метгемоглобинемии / Ю. И. Лобода, Г. Н. Войтенко // Современные проблемы фармакологии. Материалы ІІІ съезда фармакологов. – Киев, 1971. – 158 с.

8. Новицкий В. В. Механизмы развития гемолитической анемии при экспериментальной метгемоглобинемии / В. В. Новицкий // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2006. – Т. 142, №11. – С. 509-513.

9. Механизмы развития и компенсации гемической гипоксии / [М. М. Середенко, В. П. Дударев, И. И. Лановенко] Под ред. М. М. Середенко – Киев, 1987. – 200 с.

10. Семенова А. А. Новый ассортимент отечественных нитритно-посолочных смесей / А. А. Семенова, Л. В. Веретов // Пищевая промышленность, 2010. – №3. – С. 14-15.

11. Сидоряк Н. Г. Особенности кислородтранспортной функции крови и кислотно-основного состояния у крыс при хроническом введении нитрита натрия / Н. Г. Сидоряк, А. В. Стешенко // Загальна патологія та патологічна фізіологія – науково-теоретичний журнал – Том 6. – №3 – 2011 – м. Луганськ – С. 30-35.

12. Хунданова Л.Л. Аутоантитела к белкам печени при хроническом поступлении нитритов в организм / Л. Л. Хунданова, Т. Ф. Чиркина, Р. Д. Бодиев // Материалы 3-й Республиканской научно-практической конференции врачей Бурятии. – Улан-Уде, 1975. – С. 397-399.

13. Jaffe E.R. Jn: Cellular and molecular biology of erythrocytes / Eds. Joshikawah Rapoport S.H., Tokyo Univ Tokyo Press, 1974, p. 345-376.

14. Miller S. Balancing the risks regarding the use of nitrites in meat-food. Technol. – 1980, vоl. 34, №5.