Сравнительный анализ показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в органах и крови экспериментальных животных при воздействии свинца

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.

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].

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.

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.

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

На рисунке 2 представлены данные, отражающие изменение уровня диеновых коньюгатов (ДК) в исследуемых 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. токсический свинец окисление кровь.

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.

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.

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.

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.

• 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.