Влияние биоорганического селена на биохимические показатели крови крыс при воздействии n-нитрозодиметиламина

Одним из высокотоксичных производных несимметричного диметилгидразина, являющегося компонентом ракетного топлива, наиболее часто используемого в ракетно-космической деятельности России и Казахстана, является N-нитрозодиметиламин (НДМА). Кроме того, известно, что антропогенными источниками НДМА могут быть предприятия по производству пестицидов, резиновых изделий, лакокрасочной продукции /1/. Опасность НДМА для живых организмов заключается в том, что при попадании в организм он индуцирует образование активных форм кислорода и запускает свободно-радикальные реакции, приводящие к цитотоксическим эффектам /2/. В частности, например, выявлено его гепатотоксическое действие /1,3/.  Установлено, что в результате токсического действия НДМА и его метаболитов в печени развиваются нарушения кровообращения, жировая дистрофия, некрозы,  фиброз, а также наблюдается снижение уровня синтеза белка и мочевины /3,4/. В связи с этим, поиск и разработка препаратов, оказывающих гепатопротекторное действие при интоксикации организма НДМА, является важной и актуальной задачей клинической практики.  

Среди соединений, оказывающих гепатопротекторное действие, особое внимание уделяется препаратам, обладающими антиоксидантными свойствами, таким как: витамины С, Е, флавоноиды, селенсодержащие и другие /5/. В этом ряду  наименее изучены селенсодержащие препараты, хотя известно, что селен в ряду эссэнциальных микроэлементов занимает особое положение, поскольку принимает участие в регуляции различных физиологических процессов. На сегодняшний день из 27 известных животных селенопротеинов хорошо изучены 14: 4 изоформы глутатионпероксидазы, 3 изоформы йодтиронина дионазы, тиоредоксин редуктаза, селенофосфат синтетаза, селенопротеин P, селенопротеин W и др. /6/.

Источником селена (Se) в обычном питании человека являются различные продукты животного и растительного происхождения, где он  находится в двухвалентной органической форме, причем в животных продуктах преобладает селеноцистеин, а в растительных – селенометионин /7/.

Селен неравномерно распределен в окружающей среде, его содержание в продуктах питания также неоднозначно. Например,  у жителей стран, живущих вдали от моря, отмечается так называемый "мягкий селенодефицит", при котором в организм поступает лишь 70-80% необходимой ежедневной дозы, что требует коррекции специальными селенсодержащими препаратами.  Препараты, содержащие селен, делят по происхождению на неорганические (селенит натрия), органические синтетические (селен-цистеин, селен-метионин) и биоорганические в составе белков организмов-аккумуляторов селена /8/. Как органический, так и неорганический селен легко всасываются в желудочно-кишечном тракте, что может привести к излишнему накоплению селена в тканях, а также образованию токсичного метаболита гидроселениданиона и, соответственно,  к побочным эффектам /9/. 

Биоорганический селен в отличие от неорганического и синтетического не накапливается в организме и не вызывает передозировки /10, 11/. В связи с этим при селенодефиците и различных патологиях рекомендуется применять препараты на основе биоорганического селена, например,  селенобогащенные злаки, бобовые, редис, чеснок, дрожжи и сине-зеленые водоросли /12/. Следует отметить, что микроводоросли (спирулина, хлорелла и др.), как аккумуляторы селена, очень перспективны, так как кроме селена содержат высокоценные соединения: белки, незаменимые аминокислоты, витамины, другие микроэлементы /10/. 

Целью настоящей работы являлось исследование гепатопротекторного действия препарата на основе селенобогащенной спирулины у крыс, подвергнутых воздействию  НДМА.

 

МАТЕРИАЛЫ  И МЕТОДЫ

Опыты проводили на 20 половозрелых белых беспородных крысах-самцах с массой тела 220-250 г.            Животные были разбиты на 4 группы по 5 крыс в каждой: I группа – интактные животные (контроль); II группа – животные, которые получали препарат Se-спирулина (Россия, Биотика) в дозе 100 мкг Se/кг перорально в течение 10 дней; III  группа – животные, которые получали 8 мг/кг НДМА перорально в течение 10 дней; IV группа – животные, которые получали препарат Se-спирулина и НДМА в той же дозировке и  в течение того же времени. При этом препарат Se-спирулина вводили с помощью зонда за час до введения НДМА.

Для определения состояния и функции печени у животных всех экспериментальных групп  при жизни из хвостовой вены забирали кровь и определяли активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ), аланинаминотрансферазы (АлАТ), содержание мочевины и общего белка /13/. 

Образцы крови центрифугировали при 1000 об. в течение 15-30 минут и  в полученной сыворотке определяли АлАТ и АсАТ с помощью динитрофенилгидразинового метода по Райтману – Френкелю, концентрацию общего белка по биуретовой реакции, а мочевину по цветной реакции с диацетилмонооксимом /14/.

Статистический анализ проводили общепринятым методом с использованием критерия Стьюдента.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты биохимического определения активности АлАТ в сыворотке контрольных и подопытных животных представлены на рисунке 1. Видно, что  активность АлАТ у интактных крыс и животных, получавших препарат,  была сравнимой, что свидетельствует об отсутствии какого либо токсического действия препарата на основе селенобогащенной спирулины. Напротив, у животных подвергавшихся воздействию НДМА активность АлАТ была повышена в 1,9 раза по сравнению с контролем (2,56 ± 0,35 против 1,32 ± 0,16; Р≤ 0,05). Данное увеличение активности фермента в сыворотке связано с выходом молекул АлАТ локализованных в гепатоцитах, при их повреждении или гибели /15/. При сочетанном воздействии ксенобиотика и препарата Se-спирулина активность АлАТ снижалась в 1,75 раза по сравнению с III группой и достоверно не отличалась от контроля (2, 56 ± 0,35 против 1,46 ± 0,24; Р≤ 0,05). Это может свидетельствовать об отсутствии выхода молекул АлАТ в сыворотку, по-видимому, связанное со снижением некротических процессов в печени при совместном воздействии НДМА и препарата Se-спирулина.

Результаты биохимического определения активности АсАТ в сыворотке контрольных и подопытных животных представлены на рисунке 2. Достоверно значимых отклонений от контроля во II группе не было обнаружено.

По оси абсцисс -  условия опыта (группы животных): I -  интактные животные (контроль); II - животные, получавшие Se-спирулину; III - животные, получавшие НДМА;  IV- животные, получавшие Se-спирулину и НДМА; По оси ординат - активность АлАТ в ммоль/ч*л. 

По оси абсцисс -  условия опыта (группы животных): I -  интактные животные (контроль); II - животные, получавшие Se-спирулину; III - животные, получавшие НДМА; IV- животные, получавшие Se-спирулину и НДМА; По оси ординат - активность АсАТ в ммоль/ч*л.

 

Однако у животных получавших НДМА, активность АсАТ была повышена в 1,4 раза (3,39 ± 0,21 против 2,42 ± 0,38; Р≤ 0,05), что может свидетельствовать о выходе фермента АсАТ в кровь в результате гибели гепатоцитов /13/. Совместное воздействие НДМА и препарата Se-спирулина приводило к снижению активности АсАТ в крови животных в 1,26 раза (3,39 ± 0,21 против 2,68 ± 0,3; Р≤ 0,05). Что так же подтверждает снижение некротических процессов в печени индуцированных НДМА  при сочетанном воздействии с препаратом Se-спирулина.

Результаты биохимического определения концентрации мочевины в сыворотке контрольных и подопытных животных представлены на рисунке 3. В сыворотке крови животных второй группы получавших препарат селена изменений содержания мочевины по сравнению с контролем выявлено не было. У животных получавших НДМА, по сравнению с контролем, уровень мочевины в крови снижен в 1,21 раза (6,14 ± 0,25 против 5,05 ± 0,24; Р≤ 0,05). Это вероятно связано с гибелью гепатоцитов, и в результате, нарушением синтеза мочевины /13/. А у животных получавших селеновый препарат совместно с НДМА данное нарушение, по-видимому, не происходило, так как содержание мочевины в сыворотке крови было на уровне контроля, и превышало в 1,23 раза данный показатель у животных III группы (6,21 ± 0,26 против 5,05 ± 0,24; Р≤ 0,05).

 

Результаты биохимического определения содержания общего белка  в сыворотке контрольных и подопытных животных представлены на рисунке 4. В сыворотке плазмы крови животных получавших препарат Se-спирулина содержание белка не отличалось от контроля. Напротив, у животных подвергавшихся воздействию НДМА данный показатель достоверно снижался в 1,12 раза по сравнению с контролем (75,8 ± 2,4 против 67,5 ± 2,6; Р≤ 0,05)). Известно, что белки плазмы синтезируются на полирибосомах эндоплазматической сети гепатоцитов, и как было показано в ряде работ,  НДМА связывается с рибосомами, нарушая их функции, и тем самым подавляет синтез белков  /16,17/.

Содержание белка в сыворотке крови крыс

Совместное действие НДМА и препарата Se-спирулина не приводило к снижению или повышению содержания белка в сыворотке крови по сравнению с контролем. Это может свидетельствовать о том, что препарат предотвращает подавление синтеза белка при действии ксенобиотика.

Таким образом, исследование биохимических показателей крови (АлАТ, АсАТ, мочевина, общий белок) у животных, получавших препарат на основе селенобогащенной спирулины раздельно и сочетано с НДМА, показало, что данный препарат не обладает токсическим свойством, а при сочетанном воздействии оказывает гепатопротекторное действие.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Liteplo R.G. and MeekM.E., Windle W. N-nitrosodimethylamine, Concise International Chemical Assessment. Geneva. Document 38. - 2002.
  2. Larry K. Keefer, Takako Anjo, David Wade, Tianyuan Wang, and Chung S. Yang. Concurrent generation of methylamine and Nitrite during denitrosation of N-nitrosodimethylamin by rat liver Microsomes // Cancer research. – 1987. - №47. - Р. 447-45.
  3. Шалахметова Т.М., Колумбаева С.Ж., Бегимбетова Д.А., Умбаев Б.А., Батырбекова С.Е.. Влияние компонентов ракетного топлива и тяжелых металлов на организм животных // Материалы Междунар. науч. конф..”Суверенный Казахстан: 15-летний путь развития космической деятельности”. Алматы. - 2006. - С. 421-424.
  4. Gorge J. Mineral metabolism in dimethylnitrosamine – induced hepatic fibrosis // Clinical Biochemistry. – 2006. - №39. - Р. 984-991.
  5. Саратников А.С., Венгеровский А.И. Новые гепатопротекторы природного происхождения // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 1995. - № 1. - С. 8-10.
  6. Gregory V. Kryukov, Valentin M. Kryukov, and Vadim N. Gladyshev. New Mammalian Selenocysteine-containing Proteins Identified with an Algorithm That Searches for Selenocysteine Insertion Sequence Elements //  The journal of biological chemistry. – 2003. - Vol. 274. - №48. Р. 1420-1428.
  7. Gerhard N. Schrauzer. Selenomethionine: a review of its nutritional significance, metabolism and toxicity // J. Nutr. – 2000. - №130. - Р. 1653-1656.
  8. Barbara Wachowicz, Halina M. Zbikowska, Pawel Nowak. Selenium compounds in the environment their effect on human health // Cell. Biol. -  2001. - Vol 6. - №2A, Р. 375-381.
  9. Beilstein M.A., Whanger P.D. Chemical forms of selenium in rat tissues after administration of selenite or selenomethionine // J. Nutr. – 1986. - №116. - Р. 1711-1719.
  10. Julien Casses, Veronique Vacchina, Anthony Napolitano, Bertrand Caporiccio, Pierre Besancon, Ryszard Lobinski and Jean – Max Rounet. Selenium from selenium-rich spirulina is less bioavailable than selenium from sodium selenite and selenomethionine in selenium – deficient rats // J. Nutr. – 2001. - №131. - Р. 2343-2350.
  11. Raymond F. Burk, James M. Lane, Richard A Lawrence, Paula E. Gregory. Effect of selenium deficiency on liver and blood  glutathione peroxidase activity in Guinea pigs // J. Nutr. – 1981. - №111. - Р. 690-693.
  12. Hidetoshi Hama, Osamu Yamanoshita, Mamoko Chiba, Iwao Takeda, Tamie Nakajima. Selenium enriched Japanese Radish sprouts influence glutathione peroxidase and glutathione s-transferase in an organ-specific manner in rats // J. Occup. Health. – 2008. - №50. - Р. 147-154.
  13. Шерлок Ш., Дули Дж. Заболевания печени и желчных путей. - М.: Гэотар-Мед, - 2002. - С. 859.
  14. Меньшикова В.В. Лабораторные методы исследования в клинике. – М.: Медицина, - 1987. - С. 174-219.
  15. Dawn Figlio L., Heather L. Tarpley, Kenneth S. Latimer, Perry J. Bain.  A Brief Review of Alanine Aminotransferase Activity. University of Georgia. - 2004.
  16. Осипенко Б.Г., Савченков М.Ф. Молекулярные механизмы гепатотоксического действия нитрозаминов // Бюллетень СО РАМН. - 2002. - №2. - C. 104.
  17. Yasuda M., Okabe T., Itoh J., Takekoshi S., Hasegawa H., Nagata H., Osamura R., Watanabe K. Differentiation of Necrotic Cell Death with or without lysosomal activation: application of acute liver injury models induced by carbon tetrachloride (CCL4) and dimethylnitrosamine (DMN) // The Journal of Histochemistry & Cytochemistry. – 2000. - №48. - Р. 1331–1339. 
Фамилия автора: А.К. Цой, Т.М. Шалахметова, А.П. Алдонгарова
Год: 2009
Город: Алматы
Категория: Экология
Яндекс.Метрика