К.м.н., доцент Сіренко О.В., к.м.н., доцент Кучеренко Е.О.

Харківська медична академія післядипломної освіти, кафедра клінічної лабораторної діагностики, Україна.

Вміст мікроелементів та амінокислот у тканинах щурів при тривалій дії багатокомпонентних сумішей на основі гліколів.

          Сучасна людина інтенсивно використовує у побуті велику кількість продуктів хімії органічного синтезу, у тому числі, синтезованих на основі гліколів, наслідки тривалої дії яких на організм у багатьох випадках є недостатньо вивченими або невідомими [1]. Організм це складна саморегулююча система, а включення у метаболічні біохімічні процеси хімічних агентів або продуктів їх біотрансформації може призводити до порушення гомеостатичної рівноваги, процесів анаболізма та катаболізма. Дослідження порушень мінерального та амінокислотного (азотного) обмінів при дії ксенобіотиків дозволяє оцінити вплив на організм токсичних речовин, бо відомо, що макро-, мікроелементи та амінокислоти включені у біохімічну структуру ферментів, вітамінів, гормонів, внутрішньоклітинних структур та цитоплазматичних мембран [2]. Зміни у співвідношенні різних амінокислот та мікроелементів при дії шкідливих речовин здатні негативно впливати на оптимальний фізіологічний стан організму, а їх реєстрація та оцінка допомагають у визначенні токсикологічних властивостей досліджуваних речовин.

Метою дослідження було визначення вмісту макро- та мікроелементів і плазмених амінокислот у тканинах органів білих щурів при дії субтоксичних доз гідравлічної рідини (ГР), синтезованої на основі гліколів.

Методи та матеріали. Експеримент виконували з використанням 6 груп по 13 безпородних білих щурів вагою180 ± 10г обох статей, контролем була група інтактних тварин. Протягом 45 діб щуром за допомогою металевого зонду внутрішньошлунково уводили 1/100 DL50 гідравлічної рідини, що складало 0,117 г/кг маси тіла. Контрольна група отримувала водопровідну воду. Основним компонентом ГР є лапрол 502-2-100, який відноситься до полієтиленгліколів. Наприкінці експерименту щурів декапітували під гексеналовим наркозом, вилучали печінку, нирки, серце, наднирники, головний мозок, селезінку та сім’яники, у яких визначали вміст Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+ та Cu2+ . У крові тварин визначали концентрацію мікроелементів, а органи і тканини озолювали, екстрагували, після чого випарювали елементи [3]. Дослідження виконані з урахуванням етичних вимог до експериментів з хребетними тваринами [4]. Вміст мікроелементів визначали атомно-абсорбційним методом, який засновано на реєстрації поглинання світла атомами елементу, що аналізують, з використанням спектрофотометру «Сатурн-3», отримані результати порівнювали з еталоном [3,6].   Вміст цистеїну, таурину, треоніну, фенілаланіну, лейцину, ізолейцину, гістидину, лізіну, проліну, глутаміну та аргініну досліджували методом іонообмінної хроматографії на іонітах за допомогою автоматичного аналізатора амінокислот ААА-339 (Чехословакія) за інструкцією. Отримані дані обробляли з використанням програми Statistica 4.5, результати визначали у вигляді середніх арифметичних та їх стандартних помилок, вірогідність різниці між величинами, що порівнювали, визначали за t-критерієм Стьюдента.

Результати та обговорення. Встановлено, що досліджувана доза ГР суттєво впливала на мікроелементний фонд у тканинах органів щурів, при чому вміст калію, кальцію, натрію та магнію у печінці щурів вірогідно зменшувався, а концентрація усіх мікроелементів, окрім цинку, у сироватці крові підвищувалася (табл. 1). У тканині нирок, селезінки та серця також виявлено вірогідне зниження значень показників, тоді як змін у рівнях цинку, заліза та міді у тканинах органів майже не визначали. Найбільш вираженим зниження вмісту мікроелементів було у тканині печінки, що може бути пов’язане з детоксикаційною роллю цього органу, у той же час, концентрація натрію перебільшувала контрольні показники у 1, 5 рази (р<0,05).

Таблиця 1.

Вміст макро- та мікроелементів у тканинах органів щурів при впливі ГР, (1/100 DL50; мг/100 г тканини).

Мікроелементи

Органи, тканини

сироватка

печінка

наднирники

опит

контроль

опит

контроль

опит

контроль

K+

8,4 ± 0,6*

6,3±0,3

6,9±0,2*

8,6±0,4

2,3±0,3

2,5±0,2

Na+

151,0±8,5*

99,7±3,5

8,8±0,4*

5,7±0,3

270,2±7,3

265,5±7,4

Ca2+

4,1±0,5*

3,0±0,1

3,2±0,2*

4,5±0,2

29,3±2,1

29,8±2,0

Mg2+

2,0±0,3*

1,6±0,03

4,8±0,4*

6,8±0,3

34,7±2,4

34,9±2,2

Cu2+

64,5±4,2*

45,5±0,9

9,3±0,4

10,0±0,5

52,1±2,3

49,0±2,1

Zn2+

17,4±0,9

16,6±0,5

0,9±0,1

0,8±0,05

29,1±2,4*

38,5±2,1

Fe2+

55,3±2,2*

39,8±2,4

1,2±0,1

1,4±0,1

8,5±0,3

8,9±0,4

мікроелементи

нирки

серце

селезінка

опит

контроль

опит

контроль

опит

контроль

K+

2,1±0,1*

2,8±0,3

4,0±0,2

4,4±0,5

2,3±0,2

2,1±0,1

Na+

213,4±8,8*

142,0±6,4

3,7±0,2

3,9±0,2

0,8±0,1

1,0±0,4

Ca2+

2,4±0,1

2,6±0,1

1,5±0,1

1,7±0,2

2,1±0,1*

3,0±0,04

Mg2+

5,1±0,1

5,0±0,1

5,2±0,1*

4,5±0,1

1,4±0,1

1,6±0,03

Cu2+

17,2±1,8

17,6±1,6

0,5±0,1*

0,9±0,03

0,5±0,03

0,5±0,03

Zn2+

0,7±0,1

0,5±0,03

2,9±0,1

3,2±0,05

1,9±0,04*

2,9±0,02

Fe2+

7,9±0,4

7,6±0,3

26,2±1,7

24,4±1,9

9,9±0,6

9,7±0,5

Примітка: * - різниця показників статистично вірогідна (р<0,05).

Аналіз даних, отриманих при дослідженні рівнів плазмених амінокислот, виявив дисбаланс їх концентрації у сироватці крові експериментальних тварин у порівнянні з контролем. Рівні вільних плазмених амінокислот, які відіграють провідну роль у процесах межуточного обміну, свідчили про посилення азотистого обміну, від якого залежить рівновага катаболізму та анаболізму в організмі (табл.2).

Таблиця 2.

Динаміка обміну плазмених амінокислот при дії субтоксичної дози ГР, (1/100 DL50; нмоль/мл), (M ± m).

Показники

Контроль

Опит

Цистеїнова кислота

0,88 ± 0,13

1,77 ± 0,18*

Таурін

25,31 ± 2,15

16,18 ± 0,51*

Сечовина

35,43 ± 2,53

51,34 ± 4,13*

Аспарагінова кислота

3,65 ± 0,04

5,54 ± 0,59*

Треонін

38,18 ± 3,19

55,23 ± 1,16*

Серін

43,99 ± 2,21

35,12 ± 1,46*

Аспарагін + глютамат

18,21 ± 0,49

17,97 ± 1,09

Глутамін

378,94 ± 12,05

209,45 ± 10,09*

Пролін

52,48 ± 2,16

50,45 ± 2,54

Гліцин

52,69 ± 1,83

35,62 ± 2,68*

Аланін

61,38 ± 1,92

55,14 ± 2,25*

λ-аміномасляна кислота

13,58 ± 0,45

12,98 ± 2,10

Валін

17,3 ± 0,59

38,02 ± 8,49*

Цистеїн + метионін

9,21 ± 0,34

14,99 ± 0,57*

Цистатіонін

12,32 ± 0,35

16,68 ± 1,22*

Ізолейцин + лейцин

5,03 ± 0,31

10,09 ± 1,24*

Тирозін

9,87 ± 0,46

11,87 ± 2,75

Фенілаланін

11,35 ± 1,63

15,47 ± 0,64*

Аміак

19,89 ± 1,39

20, 38 ± 2,91

Орнітин

11,99 ± 0,02

8,76 ± 0,67*

Лізін

25,17 ± 0,96

33,45 ± 0,96*

Гістидин

11,08 ± 0,35

10,18 ± 0,65

Аргінін

20,97 ± 0,09

19,84 ± 1,75

Примітка: * - Різниця показників статистично вірогідна, (р<0,05).

 Було визначено, що вплив ГР обумовлював виникнення різноспрямованих змін фонду плазмених амінокислот, а саме: зниження вмісту тауріну, серіну, глутаміну, гліцину та аланіну та підвищення рівнів цистеїнової та аспарагінової кислот, сечовини, треоніну, валіну, цистеїну, метіоніну, цистіоніну, ізолейцину, лейцину та фенілаланіну. Припустити стимуляцію катаболічних процесів та підвищений розпад білку у тканинах щурів дозволяє вірогідне збільшення пулу плазмених амінокислот та підвищення у 1,4 рази рівню сечовини (р<0,05). У той же час, зменшення їх концентрації у сироватці крові може бути пов’язане з інтенсифікацією відновлювальних синтезів, як однією з форм адаптації організму до шкідливої дії ксенобіотику [5,7].

Визначені порушення азотистого та мінерального обміну у щурів, які протягом 45 діб отримували субтоксичну дозу ГР, проявлялися у кількісних змінах вмісту у тканинах та сироватці крові вільних плазмених амінокислот та макро- і мікроелементів. Підвищення рівнів мікроелементів у сироватці крові на тлі їх зниження у тканинах може бути обумовлене прискореною елімінацією з організму, виниклою внаслідок розвитку дистрофічних та деструктивних процесів [6]. Втрата важливих структурних елементів біохімічних метаболічних шляхів негативно впливає на його гомеостатичну функцію, що непрямо підтверджено отриманими даними щодо динаміки вільних плазмених амінокислот. Надмірне збільшення вмісту амінокислот, як і зменшення їх пулу, свідчать про розвиток дистрофічних процесів в організмі, порушення рівноваги анаболізму і катаболізму, напруження адаптаційних механізмів, що може з часом призвести до їх виснаження та розвитку патологічних станів [7]. Виявлені в експерименті порушення білкового та мінерального обмінів дозволяють припустити розвиток глибоких структурно-метаболічних перебудов в організмі щурів при дії субтоксичної дози досліджуваної органічної речовини. Дослідження порушень основних видів обміну при впливі ксенобіотиків є перспективним напрямком для визначення механізмів адаптації організму до хімічних навантажень.

Література:

1.            Белозерова С.М. Особенности формирования заболеваемости в условиях индустриального труда и новых технологий / С. М. Белозерова // Медицина труда и промышленная экология. – 2011. - №3. – С. 13-19.

2.            Зовский В.Н., Шевченко В.Г. Динамика аминокислотного состава плазмы крови подопытных животных под действием простых полиэфиров //Матер.Х междунар.научно-техн.конф.:Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. – Щелкино, АР Крым. – 2002. – Т.1. – С. 92-95.

3.            Нагорная Н. В. Биологическая роль макро- и микроэлементов в организме ребенка. Диагностика, коррекция и профилактика дисэлементозов: Методические рекомендации / Н. В. Нагорная, Е. В. Бордюгова, А. В. Дубовая, В. В. Алферов [и др]. – Донецк, 2009. – 38 с.

4.            Руднева Е. Хельсинская декларация этических принципов: версия 2008 г. / Е. Руднева //Український медичний часопис. – 2009. - №1 (69) – І/ІІ. – С. 107 - 112.

5.            Кирсанов А.И., Долгодворов А.Ф., Леонтьев В.Г. и соавт. Концентрации химических элементов в разных биологических средах человека /А.И.Кирсанов, А.Ф.Долгодворов //Клин.лаб.диагностика. – М.:Медицина. – 2001. - №3. – С.16-20.

6.            Котельникова С. В. Особенности морфофункционального состояния надпочечников белых крыс в условиях интоксикации солью кадмия в зимний и летний периоды / С. В. Котельникова, А. В. Котельников, М. В. Каргина // Вестник АГТУ. – 2009. - №1 (48). – С. 94-96. ISSN 1812-9498.

7.            Сидорин Г.И., Луковникова Л.В., Фролова А.Д. Адаптация как основа защиты организма от вредного действия химических веществ / Г.И.Сидорин, Л.В.Луковникова, А.Д.Фролова  // Рос. хим. журн. 2004. - T. XLVIII, № 2. - С. 44-50.