Сравнительный анализ показателей ПОЛ-АОЗ в органах и крови экспериментальных животных при воздействии свинца

Проблема загрязненности окружающей среды особенно актуальна для ряда регионов Казахста­на, где функционируют крупные промышленные предприятия по добыче и переработке свинцовых руд. Пагубное влияние солей тяжелых металлов вызывает повышение заболеваемости рабочих этих производств, снижение защитных сил организма и падение трудоспособности.

К настоящему времени в существенной мере установлены основные проявления и механизмы развития токсического воздействия солей тяжелых металлов, в частности солей свинца. Свинец, являясь мембранотропным ядом, ведет к нарушению целостности мембран клеток посредством ин­дукции ПОЛ и связывания с SH-группами, фосфатными, карбоксильными группами мембран, увели­чивает их жесткость, снижает устойчивость к осмотическому шоку и приводит к истощению антиоксидантного потенциала организма, ведет к значительному угнетению антиоксидантных ферментных систем.

Соли свинца отнесены к категории политропных ядов, вызывающих повреждение всех органов и систем организма. Но наиболее уязвимой к токсическому воздействию свинца является система син­теза гемма. Проникнув в эритроцит, свинец вызывает полную дискоординацию процесса синтеза гемма, блокируя его отдельные ферментные этапы. Нарушение функции печени под действием свин­ца включает повреждение различных процессов обмена веществ на клеточном и тканевом уровнях.

Свинец, попадая в организм, через несколько минут проникает в клетки крови и быстро связыва­ется с эритроцитами, в которых содержание свинца в 16 раз выше, чем в плазме крови, депонируется в костной системе, включая зубы. Свинец является конкурентным биометаллом по отношению к кальцию и может его вытеснить из избирательных мест связывания с фосфатными, карбоксильными и сульфатными лигандами в тканях и на клеточных мембранах, реализуя его повреждающее действие через нарушение пассивного транспорта кальция.

Целью нашей работы явилось изучение состояния свободнорадикального окисления липидов при воздействии солей свинца на организм животных в эксперименте.

Объекты и методы исследования

Исследование проведено на 20 крысах-самцах породы Вистар, массой 180-220 гр. В опытную группу вошли 10 животных. Согласно методологическим подходам для оценки общетоксического эффекта животные опытной группы подвергались внутрибрюшинному введению соли свинца в дозе 10 мг/л, срок воздействия составил 10 недель. Остальные 10 крыс служили контролем.

Для оценки состояния свободнорадикального окисления в органах и крови животных определя­ли интенсивность ПОЛ по уровню диеновых конъюгатов, кетодиенов, суммарных первичных про­дуктов (СПП), суммарных вторичных продуктов (СВП), шиффовых оснований [1]; активность каталазы [2].

Результаты исследования

Сравнительный анализ изучаемых показателей ПОЛ-АОЗ в органах и крови экспериментальных животных при воздействии свинца показал следующие результаты.

Изменение показателей ПОЛ-АОЗ в исследуемых органах и крови имеет ряд особенностей, ха­рактеризующихся преимущественным накоплением вторичных и конечных продуктов ПОЛ, измене­нием активности каталазы (КТ). На рисунке 1 представлены данные, отражающие изменение актив­ности каталазы в органах и крови.

Сравнительный анализ изменения активности каталазы в органах и крови

Рис. 1. Сравнительный анализ изменения активности каталазы в органах и крови

Из данных рисунка 1 видно, что через 10 недель после внутибрюшинного введения свинца про­исходит увеличение активности КТ в тканях печени (50 %), мозга (2 %), селезенки (56 %).

Известно, что в условиях пероксидного стресса основная нагрузка ложится на КТ. При воздейст­вии тяжелых металлов на организм животных Н2О2 может образовываться как при деградации пыле­вых частиц в процессе фагоцитоза, так и в результате дисмутации двух супероксидных радикалов. Увеличение активности КТ может быть обусловлено окислительным стрессом в исследуемых тканях, что усугубляет повреждающее действие продуктов ПОЛ. В то же время продукты ПОЛ обладают способностью инактивировать ферменты АОЗ. Супрессия каталазы в тканях печени, легких и мозга может указывать на уровень повреждений данных органов и свидетельствовать об истощении ре­зервных возможностей АОЗ клеток.

На рисунке 2 представлены данные, отражающие изменение уровня диеновых коньюгатов (ДК) в исследуемых органах и крови животных при воздействии свинца.

 Содержание ДК в органах и крови животных при воздействии свинца

Рис. 2. Содержание ДК в органах и крови животных при воздействии свинца

Из данных рисунка 2 видно, что через 10 недель после воздействия свинца уровень ДК в иссле­дуемых органах животных значительно выше по сравнению с уровнем контроля. Увеличение уровня ДК в органах и крови животных в период воздействия может происходить из-за спонтанной пере­группировки двойных связей с образованием кетодиенов, что обусловливает значительное повыше­ние последних при воздействии свинца. На последующих этапах появляются разнообразные продук­ты ПОЛ — альдегиды, гидроксиалкинали, эпоксиды и другие, которые обладают выраженным цитотоксическим действием и оказывают серьезные повреждения клеточных мембран.

На рисунке 3 представлены данные, отражающие изменение уровня кадмия (КД) в исследуемых органах и крови животных при воздействии свинца. 

Содержание КД в органах и крови животных при воздействии свинца

Рис. 3. Содержание КД в органах и крови животных при воздействии свинца

Из рисунка 3 следует, что через 10 недель после воздействия свинца происходит значительное увеличение концентрации КД в органах и крови животных по сравнению с уровнем контроля. Наи­большее повышение наблюдается в легких, эритроцитах и печени.

Повышение уровня КД, как уже отмечалось выше, может происходить из-за спонтанной пере­группировки двойных связей в образующихся на начальных стадиях ПОЛ гидроперекисей липидов, что обусловливает увеличение уровня КД в эксперименте. Выраженный характер роста уровня КД в ткани легких, сердца, печени и эритроцитах через 10 недель после воздействия свинца указывает на нарастающий характер окислительного стресса в отмеченных тканях, что согласуется с повышением уровня ДК в данных органах и свидетельствует о глубоких окислительных повреждениях в них.

На рисунке 4 представлены данные, отражающие изменение уровня СПП в исследуемых органах и крови при воздействии свинца на организм экспериментальных животных.

Содержание СПП в органах и крови животных при воздействии свинца

Рис. 4. Содержание СПП в органах и крови животных при воздействии свинца

Рисунок 4 свидетельствует о незначительном повышении содержания суммарных первичных продуктов в тканях сердца (6 %). Значительное повышение уровня СПП отражается в тканях легких (200 %), печени (14 %) экспериментальных животных и снижение — в ткани мозга (15 %), селезенки и эритроцитах по сравнению с показателями контрольной группы. Незначительное повышение уров­ня СПП в начальные сроки эксперимента связано с уменьшением в их составе гидроперекисей липи-дов, так как последние неустойчивы и распадаются с образованием вторичных и конечных продуктов ПОЛ, что отражается в существенном накоплении последних в органах и крови животных.

На рисунке 5 представлены данные изменения уровня СВП в исследуемых органах и крови при воздействии свинца.

 Содержание СВП в органах и крови животных при воздействии свинца

Рис. 5. Содержание СВП в органах и крови животных при воздействии свинца

Анализ данных рисунка 5 свидетельствует о повышении уровня суммарных вторичных продук­тов в тканях легких (60 %), печени (14 %), сердца (31 %), в то время как в ткани мозга и селезенки и эритроцитах СВП снижается — соответственно на 57 и 80 % от показателей контроля.

Повышение уровня СВП объясняется тем, что образующиеся в результате пероксидации гидро­перекиси липидов неустойчивы, их распад приводит к образованию разнообразных вторичных и ко­нечных продуктов ПОЛ, представляющих собой высокотоксичные соединения, оказывающие альте­рирующее действие, прежде всего на мембраны клеток и субклеточных структур. Поэтому высокий уровень СВП в органах и биологических средах животных указывает на выраженные окислительные повреждения в них, что может свидетельствовать о сильном мембранотоксическом действии компо­нентов полиметаллической пыли.

На рисунке 6 представлены данные, отражающие изменение уровня конечных продуктов ПОЛ (шиффовых оснований (ШО)) в исследуемых органах и крови животных при воздействии свинца.

Содержание ШО в органах и крови животных при воздействии свинца

Рис. 6. Содержание ШО в органах и крови животных при воздействии свинца

Из данных рисунка 6 видно, что через 10 недель после воздействия свинца во всех исследуемых органах и в крови экспериментальных животных происходит значительное увеличение уровня ШО. Наибольшее увеличение содержания конечных продуктов отмечено в ткани селезенки, мозга, печени и легких. Также содержание ШО в исследуемых объектах выше контрольных величин в ткани сердца в 3 раза, а в эритроцитах уровень ШО незначительно превышает уровень контроля.

Таким образом, уже через 10 недель после воздействия свинца отмечается высокий рост конеч­ных продуктов ПОЛ, что свидетельствует о выраженном нарастающем характере нарушения свобод-норадикальных процессов у животных. Конечные продукты ПОЛ оказывают токсическое действие на биологические объекты за счет сшивок биополимеров, набухания митохондрий и разобщения окис­лительного фосфорилирования, инактивации тиоловых ферментов, участвующих в дыхании и глико­лизе. Они окисляют сульфгидрильные группы белков, повреждают ДНК, замедляют клеточное деле­ние и рост, дестабилизируют биологические мембраны.

 

 

Список литературы

  1. Волчегорский А.И., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г., Лифшиц Р.И. Сопоставление различных подходов в определении продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопрапонольных экстратах крови // Вопросы мед. химии. — 1989. — № 1. — С. 127-131.
  2. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы // Лабораторное де­ло. — 1988. — № 1. — С. 16-19.
Год: 2011
Город: Караганда
Категория: Биология