Влияние суспензии карболайна на процессы перекисного окисления липидов в сердце крыс при хронической нитратно-фторидной интоксикации

Abstract

Бесконтрольное использование нитратных удобрений в сельском хозяйстве может привести к накоплению этих веществ в пищевых продуктах и подземных водах. Вместе с продуктами питания и водой возможно черезмерное поступление нитратов в организм животных и человека. По данным Exner-Kittridge M и соавт. в Австрии имеется сезонное колебание в концентрации азота в глубоких и поверхностных водоносных горизонтах. Наибольший вклад в азотную нагрузку несет на себе поверхностных водоносный горизонт летом и связано это с посевными работами [1]. По данным Реутова В.П. общая нитратная нагрузка на организм человека способна повлиять на среднюю продолжительность жизни в целом регионе и даже отдельной стране. Согласно проведенному Реутовым В.П. анализу снижение нитратной нагрузки привело к увеличению продолжительности жизни в период с 1980-1990 г. с резким спадом после 1990, что по мнению Реутова В.П. связано со снижением нитратной нагрузки на население в 1980-1990 и ее резким увеличением в 1990-е годы [2]. Кафедра патофизиологии ВГУЗУ «Украинская медицинская стоматологическая академия» изучала патогенное воздействие нитратов на организм животных, в наших исследованиях показано изменение прооксидантно-антиоксидантного баланса в различных органах в сторону преобладания прооксидантов, с последующим усилением перекисного окисления липидов (ПОЛ) [3, 4, 5, 6]. Одним из неблагоприятных экологических факторов является фторидное загрязнение грунтовых вод. Согласно нашим прошлым исследованиям фториды могут оказывать негативное влияние на организм человека и животных [3, 7, 8, 9, 10]. В Австрии отсутствуют регионы, в которых содержание фтора в грунтовых водах повышено, однако ионы фтора могут поступать в избыточном количестве с лекарственными препаратами и зубными пастами. Таким образом в Украине и Австрии наблюдается ситуация в которой возможно воздействие на организм человека и животных двух экологически опасных факторов: нитратов и фторидов. На сегодняшний день недостаточно изучено влияние сочетанной нитратно-фторидной интоксикации на сердце. Суспензия «Карболайна» показала свою эффективность в коррекции изменений в функциональном состоянии цикла оксида азота в слизистой оболочке желудка и крови при сочетанной нитратно-фторидной интоксикации [11, 12], однако её эффективность для коррекции изменений в сердце изучена недостаточно. Целью данного исследования являлось изучение активности супероксиддисмутазы (СОД), каталазы и процессов ПОЛ в сердце крыс при сочетанной нитратно-фторидной интоксикации. Материалы и методы Опыт проведен на 38 крысах линии «Вистар». Животные были разделены на 3 группы: первая – интактные животные (n=10), которым вводили внутрижелудочно раствор натрия хлорида 0,9% на протяжении 30 дней; вторая – животные которым каждый день вводили 10 мг/кг фторида натрия и 500 мг/кг нитрата натрия внутрижелудочно на протяжении 30 дней (n=15); третья – животные которым на фоне введения фторида и нитрата натрия вводили 5% суспензию «Карболайн» из расчёта 100 мг/кг действующего вещества. Все манипуляции проводились согласно «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и других научных целей». Вывод животных из эксперимента осуществлялся под тиопенталовым наркозом. Биохимические исследования проводились в 10% гомогенате тканей сердца. Показатели ПОЛ оценивали исходя из количества ТБК-реактантов [13] и их приростом после инкубации в железо-аскорбатном буферном растворе, для оценки общего состояния антиоксидантной системы (АО). Активность каталазы определяли по методу Королюк М.А. [14]. Активность СОД определяли по методу Брусова О.С. [15]. Спектрофотометрические исследования проводились на спектрофотометре Ulab 101. Полученные результаты подвергались статистической обработке при помощи программы Microsoft Excel из набора программ Microsoft Office, а именно расширения Microsoft Excel – RealStatistics 2007. Данные, распределение которых было нормальным (Гауссовым), подвергались параметрическому дисперсионному анализу (ANOVA) с последующими парными сравнениями с помощью t-критерия Стьюдента. При распределении отличном от нормального использовался непараметрический метод анализа по методу Крускала-Уолиса, с последующим сравнением по Манну-Уитни. Различия считались статистически значимыми при р<0,05. Результаты и обсуждение Хроническая нитратно-фторидная интоксикация увеличивает концентрацию ТБК-реактантов на 33,5% при сравнении с интактными животными. Активность СОД снижается на 17,4%. Активность каталазы возрастает в 1,25 раза. Прирост ТБК-реактантов после инкубации в железо-аскорбатном буферном растворе увеличивается в 2,54 раза. Таким образом, хроническая нитратно-фторидная интоксикация приводит к снижению интегрального показателя АО, нарушению функционирования супероксиддисмутазно-каталазного механизма нейтрализации активных форм кислорода (АФК) и усилению ПОЛ. Механизмы нарушений в функционировании СОД и каталазы могут быть связаны со способностью ионов фтора и нитратных ионов связываться с ионами металлов в активных центрах этих ферментов. Наши предыдущие исследования показали разную тропность фторид-ионов и нитрат-ионов к различным металлам [3, 16]. Также нами было установлено наличие определённого антагонизма между нитратами и фторидами. Так нитратная интоксикация и нитрат-ионы имеют свойство снижать активность каталазы и повышать активность СОД в слизистой оболочке желудка, а фторидная интоксикация наоборот снижает активность СОД и повышает активность каталазы [3]. При сочетанной интоксикации в слизистой оболочке желудка отмечалось превалирование фторидного влияния на СОД, а нитратного – на каталазу. В данном исследовании отмечается повышение активности каталазы при сочетанной нитратно-фторидной интоксикации, что свидетельствует о превалировании фторидного влияния в сердце. Превалирование фторидного компонента в сочетанной интоксикации может быть объяснено различными изменениями в функционировании цикла оксида азота в тканях сердца и слизистой оболочки желудка [17]. Также различная биодоступность кислорода и эффективность тканевого дыхания могут играть роль в разной направленности изменений в сердце и других органах [18, 19] При применении суспензии «Карболайна» для коррекции хронической нитратно-фторидной интоксикации отмечается повышение активности СОД на 20% относительно группы хронической интоксикации. Активность каталазы снижается на 31,4%. Концентрация ТБК-реактантов снижается на 6,4% Прирост ТБК-реактантов снижается на 33,2%. Таким образом, суспензия «Карболайна» нормализует функционирование супероксиддисмутазно-каталазного механизма нейтрализации АФК, повышает интегральный показатель АО и, как следствие, снижает интенсивность ПОЛ. Мы отмечали ранее эффективность «Карболайна» при коррекции изменений в крови и слизистой оболочке желудка [16, 20]. Механизмы изменений в органах и системах под воздействием суспензии «Карболайна» связаны со способностью препарата поглощать ионы фтора и нитрат-ионы и препятствовать их всасыванию в желудке и кишечнике [16, 20]. Выводы Суспензия «Карболайна» эффективна для коррекции изменений в функционировании антиоксидантной системы вызванных хронической сочетанной нитратно-фторидной интоксикацией. Применение суспензии «Карболайна» снижает повреждение в тканях сердца путём ограничения процессов ПОЛ. Использованная литература 1. Exner-Kittridge M, Strauss P, Blöschl G The seasonal dynamics of the stream sources and input flow paths of water and nitrogen of an Austrian headwater agricultural catchment / M. Exner-Kittridge, P. Strauss, G. Blöschl [et al.] // Sci Total Environ. 2016 Jan 15;542(Pt A):935-45. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.10.151. 2. Реутов В.П. Средняя продолжительность жизни в России и перспективная программа «сохранения населения и сбережения народа» / В.П. Реутов // Сборник научных работ XXIII Международной научной конференции Евразийского Научного Объединения (г. Москва, январь 2017). — Москва: ЕНО, 2016. — 216 с. 3. Акимов О. Е. Генерация свободных радикалов и процессы пероксидного окисления липидов в слизистой оболочке желудка крыс в условиях сочетанной нитратной и фторидной интоксикации / О. Е. Акимов, А. В. Мищенко, В. А. Костенко // Вестник Алматинского государственного института усовершенствования врачей. – 2016. - №3. – С.42-46. 4. Денисенко, С.В. Изменения митохондриального окисления и фосфорилирования в семенниках белых крыс в условиях избыточного поступления в их организм нитрата натрия / С.В. Денисенко, В.А. Костенко // Укр. биохим. журн. – 2003. – №1. – С.95-97. 5. Денисенко С.В. Пошкодження сперматогенного епітелію сім'яників, зумовлених хронічною нітратною інтоксикацією / С.В. Денисенко // Вісник проблем біології і медицини. – 2002. - №6. – С.76-80. 6. Костенко В. О. Механізми порушення окисних процесів у тканинах при надлишковому утворенні оксиду азоту з екзогенних попередників / В. О. Костенко, А. Г. Костенко, С. В. Денисенко [та ін.] // Клінічна та експериментальна ПАТОЛОГІЯ. – 2004. – Том. 3. – № 2, ч.1. – С. 202-204. 7. Міщенко А. В. Вплив гострої фтористої інтоксикації на зміну активності антиоксидантного захисту і процесів перекисного окислення ліпідів у тканинах тонкого кишківника білих щурів / А. В. Міщенко, А. Г. Костенко // Вісник Вінницького державного медичного університету. – 2000. – №2. – С.409-410. 8. Міщенко А. В. Зміна тканинного дихання та окисного фосфорилування в тканинах тонкого кишечнику і печінки білих пацюків під впливом фтористої інтоксикації та радіації / А. В. Міщенко, А. Г. Костенко // Вісник Вінницького державного медичного університету. – 2001. – №2. – С.329-331. 9. Костенко А. Г. Зміна активності антиоксидантного захисту і процесів перекисного окислення ліпідів у тканинах тонкого кишечнику і печінці при фтористій інтоксикації та радіації / А. Г. Костенко, А. В. Міщенко // Одеський медичний журнал. – 2000. – № 6. – С. 13–15. 10. Мищенко А. В. Механизмы повреждения клетки при фтористой интоксикации / А.В. Мищенко // Вісник проблем біології і медицини. – 1999. – №6. – С.36-39. 11. Акімов О. Є. Функціонування аргіназного та NO–синтазного шляху метаболізму L–аргініну в крові щурів за умов надлишкового надходження нітрату та фториду натрію та застосування суспензії нанодисперсного кремнезему / О. Є. Акімов, І. О. Ковальова, В. О. Костенко // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісн. Української мед. стоматол. академії. - 2016. – Т.16, - №1. - C.169-173. 12. Akimov O. Ye. Functioning of nitric oxide cycle in gastric mucosa of rats under excessive combined intake of sodium nitrate and fluoride / O. Ye. Akimov, V. O. Kostenko // Ukr. Biochem. J. – 2016. -Vol. 88, - № 6, - P.70-75. doi: https://doi.org/10.15407/ubj88.06.070 13. Стальная И.Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии. – М.: Медицина, 1977. – С. 66-68. 14. Королюк М.А. Метод определения активности каталазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванова, И.Г. Майорова // Лабораторное дело. – 1988. – №1. – С. 16-19. 15. Методи клінічних та експериментальних досліджень в медицині / [Л.В. Беркало, О.В. Бобович, Н.О. Боброва та ед.] // під ед.. І.П. Кайдашев. – Полтава: Полімет, 2003. – 96-99 с. 16. Акимов О. Е. Влияние энтеросорбентов на метаболизм аргинина и процессы пероксидного окисления липидов в крови крыс в условиях хронической сочетанной интоксикации нитратом и фторидом натрия / О. Е. Акимов, И. А. Ковалёва, В. А. Костенко // Вестник Алматинского государственного института усовершенствования врачей. – 2016. - №3. – С.37-41. 17. Akimov O. Ye. Effect of Combined Nitrate-Fluoride Intoxication on the Function of No-Synthases and Arginases in the Gastric Mucosa, Blood and Heart of Rats / O. Ye. Akimov, V. O. Kostenko // JSM Enzymol Protein Sci. – 2016. – Vol.1(1). – Art.1007. – P:1-3. 18. Міщенко А. В. Енергетичний метаболізм тонкого кишечнику при гострій інтоксикації фторидом натрію і застосуванні гіпербаричної оксигенації: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. мед. наук: спец: 14.03.04 «Патологічна фізіологія» / А. В. Міщенко – К., 2001. – 20 с. 19. Мищенко А. В. Влияние гипербарической оксигенации на выживаемость белых крыс при экспериментальной острой фтористой интоксикации /А. В. Мищенко // Вестник проблем биологии и медицины. -1997.-вып. 19.-С. 88-93. 20. Акімов О. Є. Вплив різних карбонових сорбентів на функціонування циклу оксиду азоту в слизовій оболонці шлунка щурів за умов поєднаної нітратно-фторидної інтоксикації / О. Є. Акімов, В. О. Костенко // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник української медичної стоматологічної академії. – 2017. – Т.17. - №.2(58). – С.5-8.