Результати досліджень свідчать про те, що під впливом катіонів свинцю інтенсивність нагромадження в еритроцитах лактату істотно не змінюється, тоді як концентрація 2,3-дифосфогліцерату значно зменшується на 3-тю добу експерименту (р<0,05 ). Очевидно, зменшення вмісту 2,3-DPG, який є алостеричним регулятором функціональної активності гемоглобіну, відіграє важливу роль у підвищенні спорідненості гемоглобіну з киснем, яке спостерігається у тварин після введення іонів свинцю.
Визначені зміни виявляються водночас зі змінами активності ферментів, що каталізують загальний рівень перетворення субстратів у процесах гліколізу і 2,3-дифосфогліцератного шунта. Зокрема, на 3-тю добу після введення ацетату свинцю (група Д2) в еритроцитах тварин істотно зменшується активність піруваткінази, а на 3-тю і 10-ту доби (групи Д2, Д3) – глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (р<0,05 –0,01 ). Цей ефект свідчитьпро те, що порушення енергетичних процесіву еритроцитах тварин, яким вводили ацетат свинцю, відбуваються на початкових стадіях гліколізу. Можливим є й пригнічення процесів перетворення субстрату на рівні реакції, яка каталізується 2,3-бісфосфогліцеромутазою і безпосередньо регулює процес утворення 2,3-DPG.
Слід зазначити, що на 10-ту добу експерименту активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроцитах тварин, яким вводили ацетат свинцю, все ще низька, незважаючи на те, що активність каталізаторів кінцевих стадій гліколізу (піруваткіназа, лактатдегідрогеназа) нормалізується.
Вплив іонів свинцю на функціональну активність антиоксидантної системи в еритроцитах тварин
Як відомо, кисень-транспортна функція еритроцитів значною мірою залежить від стабільності їхніх мембран (MulquineyP.J., KuchelP.W., 1997; Sherman I.W. etal., 2004). Порушення у функціонуванні мембран можуть відбуватись унаслідок інтенсифікації процесів утворення активних форм кисню (АФК) та збільшення вмісту в клітинах продуктів пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) під впливом стресових чинників, до яких належать, зокрема, й іони важких металів (Adonaylo V.N., Oteiza P.I., 1999; KasperczykS.etal., 2004; Farmand F.etal., 2005).
Результати досліджень вказують на те, що в еритроцитах щурів, яким вводили ацетат свинцю, істотно збільшується вміст продуктів ПОЛ – гідропероксидів ліпідів і малонового діальдегіду. Особливо виразно цей ефект виявляється в початковому періоді експерименту – у тварин груп Д1 і Д2. Вміст МДА зростає в 1,6 разу, а гідроперекисів ліпідів – майже вдвічі на 3-тю добу після введення тваринам токсиканта. На 10-ту добу після введення ацетату свинцю вміст досліджуваних сполук все ще підвищений: вміст МДА – на 31,6 % (р<0,05 ), гідроперекисів ліпідів – на 78,3 % (p<0,01 ) порівняно з таким у тварин контрольної групи.
Важливу роль у захисті клітин від продуктів ПОЛ мають ферменти-антиоксиданти: супероксиддисмутаза, глутатіонпероксидаза, глутатіонредуктаза (FridovichI., 1995; Янковский О.Ю., 2000). Результати досліджень показують, що активність супероксиддисмутази, яка є першою ланкою у механізмах захисту клітини від шкідливої дії активних форм молекул кисню, зменшується на 3-тю і 10-ту добу після введення тваринам ацетату свинцю (p <0,01-0,05 ). Активність глутатіонпероксидази в клітинах знижується на 3-тю добу експерименту (р<0,05 ) і наближається до контрольних значень упродовж подальшого періоду досліджень, a глутатіонредуктази – не змінюється впродовж перших 3 діб, однак зменшується в 1,7 разу (р<0,05 ) на 10-ту добу після введення тваринам ацетату свинцю.
Вплив ацетату свинцю на активність ферментів енергетичного обміну, стан процесів ПОЛ і антиоксидантної системи в лімфоцитах щурів
Отримані результати свідчать про те, що після введення щурам ацетату свинцю змінюється активність досліджуваних ферментів у лімфоцитах крові. Незважаючи на те, що активність ферментів гліколізу загалом характеризується подібною динамікою в обох типах досліджуваних клітин (лімфоцити, еритроцити), метаболічні ефекти гострої інтоксикації організму ацетатом свинцю в лімфоцитах характеризуються певними особливостями порівняно з еритроцитами піддослідних щурів (Рис. 1).
Характерні зміни виявляються насамперед у піруваткіназній активності, яка в цих клітинах істотно зменшується на 3-тю і 10-ту добу експерименту відповідно в 1,48 і 1,24 разу (p<0,01 –0,05 ). Це свідчить про зменшення інтенсивності перетворення моносахаридів прямим гліколітичним шляхом і водночас про пригнічення процесів утилізації пірувату, одного з попередників ацетил-КоА, в циклі трикарбонових кислот у лімфоцитах, як і в інших ядровмісних клітинах.
Рис. 1. Динаміка активності ферментів гліколізу в еритроцитах і лімфоцитах щурів, яким вводили ацетат свинцю.
Що стосується реакції, каталізованої лактатдегідрогеназою, то після вірогідного пригнічення на 3-тю добу (p <0,05 ) активність завершальної стадії гліколізу у лімфоцитах нормалізується під час подальших досліджень.
Динаміка активності ферментів гліколізу в лімфоцитах щурів дослідних груп супроводжується змінами активності NADP-залежних дегідрогеназ. Зокрема, визначено зменшення активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази на 1-шу і 3-тю доби експерименту (p <0,01-0,05 ) і NADP-залежної ізоцитратдегідрогенази на 3-тю і 10-ту добу (p <0,05 ) в лімфоцитах щурів дослідних груп. Отримані результати свідчать про те, що, незважаючи на глибинні зміни активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроцитах, ферментна активність у лімфоцитах інтоксикованих ацетатом свинцю щурів пригнічується впродовж більш раннього терміну в порівняно з еритроцитами піддослідних тварин.
Уже зазначалось, однa з важливих ланок у механізмах дії катіонів Pb2+ – стимуляція процесів ПОЛ та розвитку оксидативного стресу в клітинах низки органів і тканин (AdonayloV.N., OteizaP.I., 1999; KangJ.K. etal., 2004; SivaprasadR. etal., 2004; ZhangJ.etal., 2004). У клітинах системи лімфопоезу можливість прояву прооксидантних ефектів свинцю повністю не вивчена.
Результати досліджень вмісту продуктів ПОЛ у лімфоцитах крові щурів, інтоксикованих ацетатом свинцю, свідчать про вплив катіонів Pb2+ на цей процес у досліджуваних клітинах. Упродовж перших трьох діб концентрація малонового діальдегіду і гідропероксидів ліпідів зростала відповідно на 53% і 44% (Рис. 2). Проте на 10-ту добу після введення токсиканта концентрації досліджуваних продуктів ПОЛ нормалізувались.
Рис. 2. Вміст продуктів ПОЛ у лімфоцитах щурів, яким вводили Pb(CH3 COO)2 .
Згідно з отриманими результатами, після введення ацетату свинцю активність супероксиддисмутази в лімфоцитах щурів зменшується на 20,1–23,3% (р<0,05 ). Водночас привертає увагу відсутність впливу катіонів свинцю на один із найважливіших ферментів антиоксидантної системи – глутатіонпероксидазу. На відміну від інгібуючого впливу на фермент еритроцитів, у глутатіонпероксидазній активності лімфоцитів не виявлено характерного пригнічення на 3-тю добу експерименту.Що стосується глутатіонредуктази, то згідно з отриманими результатами, істотне пригнічення активності ферменту виявляється на 3-тю добу експерименту(р<0,05 ).
Отримані результати дають підстави вважати, що стабільний рівень і тенденція до підвищення глутатіонпероксидазної активності може відігравати компенсаторну роль у токсикованих свинцем лімфоцитах за умов пригнічення супероксиддисмутази. Це може зумовлюватись низкою особливостей у метаболізмі лімфоїдних клітин, зокрема, інтенсивним метаболізмом глутамінової кислоти (CostaRosaL.F.B.P. etal., 1991; Boya Р.etal., 1999; UmanskyV.etal., 2000).
Вплив вітаміну Е на процеси ПОЛ та активність ферментів антиоксидантної системи в клітинах крові щурів, інтоксикованих ацетатом свинцю
Вітамін Е застосовується для профілактики та корекції багатьох патологічних станів, в основі яких лежить оксидативний стрес (RobinsonI.etal., 2006; DietrichM. etal., 2006; CerecettoH., LopezG.V., 2007).У наших дослідженнях установлено, що у щурів, яким вводили вітамін Е на тлі токсикації катіонами Pb2+ , оксидативний стрес виявляється менш виразно. Про це свідчить менший вміст продуктів ПОЛ у клітинах крові (еритроцити, лімфоцити) на 3-тю добу і нормалізація цих показників на завершальній стадії експерименту (Рис. 3).
Рис. 3. Вплив вітаміну Е на вміст продуктів ПОЛ у лімфоцитах і еритроцитах щурів, отруєних ацетатом свинцю (МДА – малоновий діальдегід, ГПЛ – гідропероксиди ліпідів).
Так, на 3-тю добу експерименту вміст малонового діальдегіду в еритроцитах і лімфоцитах крові отруєних ацетатом свинцю тварин, яким вводили вітамін Е, становить відповідно 135,6 і 123 %, а концентрація гідропероксидів ліпідів – 162 і 117,5 % ( порівняно з контрольними значеннями, які приймали за 100 %). На 10-ту добу досліджень вміст зазначених показників практично нормалізується в обох типах досліджуваних клітин: вміст МДА в еритроцитах і лімфоцитах інтоксикованих катіонами свинцю щурів, яким вводили вітамін Е, становить відповідно 107,8 і 103 %, а вміст ГПЛ – 128,3 і 109,2 %.
У процесі досліджень констатовано, що коригуючий вплив вітаміну Е на процеси пероксидного окиснення ліпідів супроводжується змінами в активності ферментів-антиоксидантів у клітинах. Виявлено, що в клітинах щурів, яким після отруєння ацетатом свинцю вводили вітамін Е, на 3-тю і, особливо, на 10-ту добу більшість досліджуваних показників нормалізується, а в деяких випадках досягає значень істотно більших, ніж у клітинах щурів, яким вводили лише Pb(CH3 COO)2 .
Результати проведених досліджень свідчать про важливу роль вітаміну Е в корекції зумовлених катіонами свинцю порушень у функціональній активності клітин крові (еритроцити, лімфоцити). Коригуюча дія вітаміну зумовлюється його антиоксидантною активністю та нормалізуючим впливом на процеси пероксидного окиснення ліпідів і активність ферментів-антиоксидантів у досліджуваних клітинах.
Висновки
У роботі досліджено вплив ацетату свинцю за умов одноразового введення дозою 10 мг/кг маси на інтенсивність гемопоезу та метаболізм у еритроцитах і лімфоцитах крові щурів і продемонстровано можливість корекції порушень у функціональному стані антиоксидантної системи цих клітин введенням вітаміну Е (щодоби дозою 300 мг/кг, упродовж трьох діб).
1. Під впливом катіонів свинцю (за умов парентерального введення ацетату свинцю дозою 10 мг/кг маси) у лабораторних щурів порушуються процеси еритропоезу та лімфопоезу, що виявляються як упродовж раннього періоду інтоксикації (1-а і 3-я доби), так і на 10-ту добу після введення токсиканта. Зміни гематологічних показників полягають у збільшенні відносного вмісту старих еритроцитів у периферичній крові на 1-шу добу після введення ацетату свинцю, зменшенні загальної кількості еритроцитів та відносного вмісту молодих еритроцитів, показника гематокриту – на 10-ту добу; збільшенні частки паличкоядерних нейтрофільних гранулоцитів на 3-тю добу (на 42 %) та зменшенні відносного вмісту лімфоцитів у крові щурів на 10-ту добу експерименту.
2. Введення ацетату свинцю зумовлює зміни в процесах синтезу гемоглобіну та його кисень-транспортній функції, що виявляється у зменшенні концентрації цього білка в крові щурів (на 31,9 %) на 10-ту добу та збільшенні спорідненості гемоглобіну з киснем із зменшенням показника Р50 на 3-тю добу.
3. Під впливом катіонів свинцю порушуються деякі ланки процесів енергетичного метаболізму в еритроцитах крові щурів, що виявляється в пригніченні активності піруваткінази за стабільної активності лактатдегідрогенази, інгібуванні глюкозо-6-фосфатдегідрогенази та зменшенні вмісту 2,3-дифосфогліцерату на 3-тю добу.
4. Зміни в процесах енергетичного метаболізму в лімфоцитах тварин, інтоксикованих катіонами свинцю, полягають у пригніченні активності піруваткінази на 3-тю і 10-ту добу, лактатдегідрогенази – на 3-тю добу, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази – на 1-шу і 3-тю добу, а NАDP-ізоцитратдегідрогенази – на 3-тю і 10-ту добу після введення ацетату свинцю.
5. Катіони свинцю активують процеси пероксидного окиснення ліпідів у клітинах крові тварин. Після введення ацетату свинцю вміст малонового діальдегіду в еритроцитах щурів зростає впродовж усього періоду досліджень, а вміст гідропероксидів ліпідів – на 3-тю і 10-ту добу експерименту. В лімфоцитах крові тварин концентрації МДА і ГПЛ істотно збільшуються на 1-шу і 3-тю добу інтоксикації катіонами важкого металу.
6. Катіони свинцю чинять інгібуючий вплив на функціональний стан антиоксидантної системи в еритроцитах і лімфоцитах крові щурів. Зміни активності ферментів-антиоксидантів полягають у пригніченні супероксиддисмутазної активності в еритроцитах і лімфоцитах на 3-тю і 10-ту добу, глутатіонпероксидази в еритроцитах на 3-тю добу, а глутатіонредуктази в еритроцитах на 10-ту добу, а в лімфоцитах – на 3-тю добу після введення ацетату свинцю.
7. Вітамін Е коригує процеси пероксидного окиснення ліпідів і активність ферментів-антиоксидантів у клітинах крові щурів, інтоксикованих ацетатом свинцю. Під впливом вітаміну Е зменшується концентрація продуктів ПОЛ у еритроцитах і лімфоцитах щурів порівняно з показниками, характерними для отруєних ацетатом свинцю тварин на 3-тю добу, а також нормалізується вміст МДА і ГПЛ у клітинах крові щурів на 10-ту добу досліджень.
8. Під впливом вітаміну Е підвищується активність супероксиддисмутази в еритроцитах щурів порівняно зі значеннями, характерними для клітин тварин на 3-тю і 10-ту добу інтоксикації ацетатом свинцю та нормалізується активність глутатіонзалежних ферментів (глутатіонпероксидаза, глутатіонредуктаза) у цих клітинах. У лімфоцитах крові щурів вітамін Е сприяє нормалізації активності цих ферментів-антиоксидантів.
СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Першин О.І. Вплив іонів свинцю на стан системи гемопоезу та деякі показники енергетичного метаболізму в еритроцитах щурів // Біологія тварин. – 2004. – Т. 6, № 1-2. – С. 247-251.
2. Першин О.І. , Воробець З.Д. Вплив ацетату свинцю на показники стану системи гемопоезу у тварин // Біологія тварин. – 2005. – Т. 7, № 1–2. – С. 234–238. Дисертант проводила пошук та систематизацію літературних даних, експериментальні дослідження, аналіз результатів, брала участь у написанні статті.
3. Першин О.І. , Антоняк Г.Л. Вплив іонів свинцю на пероксидну оксидацію ліпідів та активність ферментів антиоксидантної системи в еритроцитах щурів // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. – 2005. – № 3. – С. 19–24.
Дисертант проводила експериментальні дослідження, обробку результатів, брала участь у написанні статті.
4. Першин О.І. , Воробець З.Д., Антоняк Г.Л. Вплив катіонів свинцю на процеси пероксидного окиснення ліпідів та активність ферментів антиоксидантної системи у лімфоцитах білих щурів // Світ медицини та біології. – 2008. – № 1. – С. 23-26.
Дисертант проводила експериментальні дослідження, аналіз результатів та брала участь у написанні статті.
5. Першин О.І. , Воробець З.Д., Антоняк Г.Л. Деякі ланки енергетичного обміну в лімфоцитах білих щурів при дії ацетату свинцю // Медична хімія. – 2008. – № 1. – С. 49–53.
Дисертант проводила експериментальні дослідження, брала участь в аналізі результатів та написанні статті.
6. Вплив сполук важких металів на процеси пероксидного окиснення ліпідів та функціональну активність ферментів-антиоксидантів в еритроцитах тварин / Г.Л. Антоняк, Н.Є. Панас, О.І. Першин , В.І. Бершадський // Теорія і практика сучасного природознавства. Зб. наук. праць. – Херсон, 2005. – С. 7-9. Дисертант виконала експериментальні дослідження впливу свинцю на активність ферментів антиоксидантної системи, брала участь в опрацюванні даних та написанні статті.
7. Першин О.І. Вплив іонів свинцю на деякі ланки енергетичного обміну в еритроцитах білих щурів // Актуальні проблеми клінічної, експериментальної профілактичної медицини та стоматології: Матеріали 67-мої підсумкової конф. СНТ ім. М.Д.Довгялло, присвяченої 75-річчю ДонДМУ ім. М.Горького. всеукраїнської науково-практичної конференції студентів та молодих вчених. – Донецьк, 2005. – С. 187-188.
8. Першин О.І . Метаболічні зміни в еритроцитах щурів під впливом іонів свинцю: Тези доп. Матеріали 58-ї підсумкової науково-практ. конф. “Здобутки клінічної та експериментальної медицини” Тернопільський державний медичний університет ім. І.Я. Горбачевського (03.06.2005). – Тернопіль, 2005. – С. 203-204.
9. Першин О.І. Вплив іонів свинцю на деякі ланки енергетичного обміну в еритроцитах білих щурів // Матеріали Міжнар. наук. конф. «Механізми функціонування фізіологічних систем», до 60-річчя новоствореної кафедри фізіології людини і тварин ЛНУ ім. І. Франка. – Львів, 2006. – С. 122.
10. Першин О.І ., Воробець З.Д., Антоняк Г.Л Вплив іонів свинцю на стан антиоксидантної системи в клітинах крові тварин. // Матеріали 9-го укр. біохімічного з”їзду. – Харків, 2006. – С.216.
Дисертант проводила експериментальні дослідження, брала участь в аналізі результатів та написанні статті.
АНОТАЦІЇ
Першин О.І. Біохімічні механізми впливу свинцю на клітини крові у щурів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Інститут біології тварин УААН, Львів, 2008.
У дисертації подані результати дослідження впливу ацетату свинцю за умов одноразового введення на інтенсивність гемопоезу та метаболізм в еритроцитах і лімфоцитах лабораторних щурів, з’ясовано можливість корекції порушень функціонального стану антиоксидантної системи цих клітин шляхом введення тваринам вітаміну Е.
У процесі досліджень показано, що у лабораторних щурів під впливом ацетату свинцю відбуваються порушення в процесах еритропоезу та лімфопоезу, в процесах синтезу гемоглобіну та його кисень-транспортній функції.
Визначено, що під впливом катіонів свинцю порушуються деякі ланки процесів енергетичного метаболізму в еритроцитах і лімфоцитах крові щурів. Катіони свинцю активують процеси пероксидного окиснення ліпідів у еритроцитах та лімфоцитах крові щурів і чинять інгібуючий вплив на функціональний стан антиоксидантної системи в цих клітинах.
З’ясовано, що вітамін Е чинить коригуючу дію на процеси пероксидного окиснення ліпідів та активність ферментів-антиоксидантів у клітинах крові щурів, інтоксикованих катіонами свинцю.
Ключові слова: свинець, еритроцити, лімфоцити, метаболізм, гемопоез.
Першин О.И. Биохимические механизмы влияния свинца на клетки крови кр ыс. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 – биохимия. – Институт биологии животных УААН, Львов, 2008.
В диссертации поданы результаты исследования влияния ацетата свинца при условии однократного введения на интенсивность гемопоэза и метаболизм в эритроцитах и лимфоцитах крови лабораторных крыс, определена возможность коррекции нарушений функционального состояния антиоксидантной системы этих клеток путем введения животным витамина Е.
В процессе исследований показано, что у лабораторных крыс под влиянием ацетата свинца происходят нарушения эритропоэза и лимфопоэза на протяжении всего периода интоксикации, синтеза гемоглобина и его кислород-транспортной функции. Результаты исследований динамики популяций эритроцитов в крови крыс, которым вводили ацетат свинца, свидетельствуют о том, что характерным является уменьшение содержания фракции молодых клеток в крови животных экспериментальной группы, которых анализировали на 10-е сутки после введения токсиканта. Полученные результаты дали возможность сделать вывод об угнетении эритропоэза на стадиях пролиферации или созревания эритробластов в костном мозге. Возможно эти процессы обусловлены ускорением созревания эритроидных клеток в кровообращении.
Что касается относительного содержания старых эритроцитов в крови крыс, то этот показатель существенно увеличивается через 24 часа после введения ацетата свинца. Повышение содержания старых эритроцитов свидетельствует об ухудшении
8-09-2015, 21:54