інститут біології тварин УААн
Гнатик Оксана Йосипівна
УДК: 577.12:599.323.4
метаболічні зміни в органах щурів
за умов свинцево-кадмієвих токсикозів
та їх корекція гепатопротекторами
03.00.04 — біохімія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата ветеринарних наук
Львів — 2008
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Львівському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України.
Науковий керівник:
доктор біологічних наук, професор, академік УААН, СНІТИНСЬКИЙ Володимир Васильович, Львівський державний аграрний університет, ректор, завідувач кафедри екології та біології.
Офіційні опоненти:
доктор ветеринарних наук, КУРТЯК Богдан Михайлович, Начальник обласного управління ветеринарної медицини в Львівській області;
доктор біологічних наук, професор, КЛІЩ Іван Миколайович, Тернопільський державний медичний університет ім. І.Я. Горбачовського, завідувач кафедри клінічної фармації.
Захист відбудеться „25” березня 2008 р. о 1000 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01 в Інституті біології тварин УААН (79034, м. Львів, вул. В. Стуса, 38).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту біології тварин УААН за адресою:
м. Львів, вул. Стуса, 38.
Автореферат розісланий „22” лютого 2008 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради О. І. Віщур
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Захист навколишнього середовища від техногенного забруднення є одним із найважливіших завдань сучасності. Шкідливі викиди промислових підприємств, транспорту в навколишнє середовище на сьогодні досягли значних масштабів, а у великих промислових центрах суттєво перевищують допустимі санітарні норми. особливо гостро стоїть проблема забруднення довкілля важкими металами, левова частка яких припадає на кадмій і свинець. Ці метали належать до другого класу небезпечності і характеризуються не лише великою міграційною здатністю (у системі ґрунт-рослина, тварина-людина), а й високою кумулятивністю (Губський Ю. І., Ерстенюк Г. М., 2003).
Потрапляючи в організм дані метали в залежності від шляхів поступлення локалізуються у більшій чи меншій мірі в головному і кістковому мозку, легенях, серці, печінці, нирках, селезінці.
Свинець та кадмій, попадаючи в організм людини і тварин, легко зв’язуються з тіоловими групами апоферментів, чим порушують активність антиоксидантної, мікросомальної та інших ферментативних систем, порушують обмін макро- та мікроелементів, проявляють канцерогенну дію (Гонський Я. І. зі співавт., 2001).
Незважаючи на те, що в літературі є багато робіт, присвячених розкриттю механізмів негативної дії свинцю та кадмію на організм, проте актуальним залишається питання щодо функціональних змін та стану антиоксидантної системи у клітинах різних органів і тканин в умовах комбінованого впливу цих металів впродовж тривалого часу.
Численними дослідженнями доведена захисна роль селену та його сполук щодо зменшення окислювального стресу за умов дії важких металів (Снітинський В. В. зі співавт.,1994; Скакун М. П. та ін., 1996). Проте ряд аспектів антиоксидантної дії селену та його сполук у комплексі з гепатопротектором “Ліолів” за свинцево-кадмієвих токсикозів у тварин вивчена недостатньо.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно основного наукового напрямку кафедри екології та біології Львівського державного аграрного університету: “Дослідити екотоксикологічний вплив важких металів на процеси метаболізму в організмі рослин і тварин”, що є складовою теми: “Дослідити стан окремих компонентів екосистеми та розробити заходи щодо оптимізації їх функціонування в умовах техногенезу” (номер держреєстрації–0106U002074), в яких автор вивчала особливості впливу свинцю та кадмію на метаболічні процеси у внутрішніх органах тварин та методи їх корекції.
Мета і завдання дослідження. З’ясувати особливості функціонування захисних механізмів клітин органів та тканин, що характеризуються різною інтенсивністю метаболізму (печінка, нирки, легені, серце, головний мозок) за умов короткотривалого та довготривалого свинцево-кадмієвого токсикозу, а також розробити схеми корекції порушень цих систем за допомогою парентерального введення селеніту натрію та гепатопротектору “Ліолів”.
У відповідності до поставленої мети було визначено такі основні завдання дослідження:
Дослідити вплив короткочасного і довготривалого свинцево-кадмієвого токсикозу на динаміку приростів маси тіла та вагових коефіцієнтів внутрішніх органів щурів.
Встановити вплив короткотривалого і тривалого свинцево-кадмієвого токсикозу на: стан антиоксидантної системи внутрішніх органів; гематологічні показники; активність амінотрансфераз та лужної фосфатази у плазмі крові; рівень вітамінів А і Е у печінці; вміст іонів свинцю та кадмію у тканинах щурів.
З’ясувати можливість коригування та розробити методи корекції метаболічних змін у тканинах щурів за експериментального свинцево-кадмієвого токсикозу селенітом натрію та гепатопротектором “Ліолів”.
Об’єкт дослідження — токсичне ураження тканин, які характеризуються різною інтенсивністю метаболізму (кров, головний мозок, серце, легені, печінка, селезінка, нирки) на тлі роздільного і поєднаного введення солей свинцю та кадмію.
Предмет дослідження — гематологічні показники, активність ферментів амінотрансфераз, лужної фосфатази та стан антиоксидантної системи тканин і органів за умов токсичного впливу свинцю і кадмію та під впливом корекції селенітом натрію та ліолівом.
Методи дослідження: спектрофотометричні — метод визначення актив-ності супероксиддисмутази, глутатіонпероксидази, каталази, концентрацію малонового діальдегіду, гідропероксидів ліпідів, вмісту загального білка; фотоколориметричні — активності амінотрансфераз; методом високоефективної рідинної хроматографії на приладі “міліхром-4” — концентрацію вітамінів А і Е; методом інверсійної вольтамперометрії — вміст свинцю, кадмію, цинку, міді (аналізатор типу ПТУ-3); гематологічні. опрацювання результатів проводили з використанням ліцензованої комп’ютерної програми “Statistik”. Вірогідність розходжень між показниками оцінювали за критеріями Стьюдента.
Наукова новизна отриманих результатів. Досліджено біохімічні зміни в органах щурів, які характеризуються різною інтенсивністю метаболізму (головний мозок, серце, легені, печінка селезінка, нирки) та їх здатність до кумуляції іонів свинцю та кадмію за умов короткотривалого і довготривалого свинцево-кадмієвого токсикозу. Встановлено, що при комбінованому введенні досліджуваних важких металів, іонам свинцю властивий антагонізм по відношенні до іонів кадмію у нирках (при тривалому введенні) і головному мозку (при короткотривалій інтоксикації), тоді, як іони кадмію витісняють іони свинцю у тканинах печінки, селезінки, серця та легенів.
Вперше застосовано ліпосомальний гепатопротектор “Ліолів” при свинцево-кадмієвому токсикозі. Обґрунтовано доцільність сумісного використання ліоліву та селеніту натрію з метою корекції метаболічних порушень викликаних солями свинцю та кадмію.
Практичне значення отриманих результатів. З метою корекції метаболічних порушень в організмі щурів та нормалізації функціонування антиоксидантної системи при свинцево-кадмієвих токсикозах рекомендується сумісне введення тваринам селеніту натрію та ліоліву.
Особистий внесок здобувача. Проведено інформаційний пошук і аналіз даних літератури за темою дисертації. Особисто дисертантом здійснено біохімічні дослідження та статистичну обробку одержаних результатів, опрацьовано й узагальнено результати досліджень, підготовлено наукові публікації та виступи на конференціях. Обговорення результатів досліджень проведено спільно з науковим керівником. Тварин утримували в віварії лабораторії токсикології ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. Визначення біохімічних показників проводились на базі лабораторії ендокринної регуляції Інституту біології тварин УААН.
Апробація результатів дисертаційного дослідження. Про основні положення дисертаційної роботи доповідали: на засіданнях кафедри екології та біології і вченої ради агрономічного факультету ЛДАУ (2004 2006 рр.); на звітних наукових конференціях аспірантів ЛДАУ (2004 2006 рр.); на I Міжнародній науковій конференції студентів та аспірантів “Молодь і поступ біології” (Львів, 2005 р.); на Міжнародній науковій конференції “Ветеринарні препарати: розробка, контроль якості та застосування” (Львів, 2005 р.); на науково-практичній конференції Всеукраїнського товариства ветеринарних патологів з Міжнародною участю “Сучасні проблеми здоров’я і патології тварини” (Львів, 2006 р.); на Міжнародній науковій конференції студентів, аспірантів і молодих вчених до 190-річчя ХНАУ ім. В. В. Докучаєва “Екологізація сталого розвитку агросфери, культурний ґрунтогенез і ноосферна перспектива інформаційного суспільства” (Харків, 2006 р.); на ІІІ міжвузівській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Наука. Молодь. Екологія” (Житомир, 2007 р.).
Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 7 наукових праць, з яких 4 у фахових виданнях, що затверджені ВАК України, 3 роботи у матеріалах і тезах конференції та симпозіуму.
Структура дисертації. Дисертація викладена на 142 сторінках й складається зі вступу, огляду літератури, схеми досліджень, матеріалів та методів, результатів досліджень, їх аналізу і узагальнення результатів, висновків і пропозицій виробництву, 6 додатків та списку використаної літератури із 251 джерела, у тому числі 94 — закордонних. Робота проілюстрована 13 таблицями та 19 рисунками, що складає 25 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Огляд літератури. Висвітлено шляхи надходження, нагромадження, перерозподілу та виведення свинцю ацетату та кадмію хлориду з організму тварин. Показано вплив досліджуваних металів на стан антиоксидантної та детоксикаційної системи, перебіг вільнорадикальних процесів, а також основні шляхи корекції метаболічних порушень у тканинах гепатопротекторами.
Матеріали та методи досліджень. Експериментальні дослідження здійснювали протягом 2003 2006 рр. у лабораторіях кафедри екології та біології ЛДАУ, лабораторії токсикології ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок, лабораторії нейрогуморальної регуляції Інституту біології тварин УААН. Було закладено дві серії дослідів. Першу серію дослідів проводили на 24 щурах-самцях лінії Вістар, масою 200 – 220 г, з яких було сформовано чотири групи тварин: 1-ша — контрольна група (вводили питну воду через металевий зонд в об’ємі, який еквівалентний об'ємам водних розчинів солей Cd2+ і Pb2+); 2-га дослідна група — вводили 16,6 % водний розчин ацетату свинцю в дозі 250 мг/кг (що відповідає 1/20 DL50); 3-тя дослідна група — вводили 0,029 % водний розчин хлориду кадмію в дозі 4,4 мг/кг (що відповідає 1/20 DL50); 4-та дослідна група — вводили комбінацію свинцю ацетату та кадмію хлориду в дозах 125 та 2,2 мг/кг (що відповідає 1/40 DL50 кожної з солей) (табл. 1).
Таблиця 1
Схема I серії досліду
|
Дослідні групи (по 6 тварин) |
Інтоксикація тварин важкими металами (внутрішньошлунково, протягом 30 днів) |
| 1 | вода |
| 2 | Pb2+ 1/20 DL50 |
| 3 | Cd2+ 1/20 DL50 |
| 4 | Pb2+ 1/40 DL50 +Cd2+ 1/40 DL50 |
Тварин утримували на стандартному раціоні віварію. Щурів декапітували на 30 – тий день під легким ефірним наркозом. Після розтину у тварин брали кров, головний мозок, легені, серце, селезінку, печінку, нирки для біохімічних досліджень.
Другу серію дослідів проводили на 78 щурах-самцях лінії Вістар, масою 140 – 160 г сформованих у 13 груп. За контроль взяли 4 ри групи тварин: 1-шій дослідній групі вводили питну воду через металевий зонд в об’ємі, який еквівалентний об'ємам водних розчинів солей Cd2+ і Pb2+, 2-гій дослідній групі вводили через металевий зонд ацетат свинцю у дозі 1650 мг/кг (що відповідає 1/3 DL50), 3-тій дослідній групі вводили через металевий зонд хлорид кадмію у дозі 29,3 мг/кг (що відповідає 1/3 DL50), 4-тій дослідній групі вводили через металевий зонд комбінацію солей свинцю та кадмію у дозах 3300 та 58,6 мг/кг (що відповідає 1/6 DL50 кожної з солей). Вводили солі досліджуваних металів протягом семи днів. У інших дослідних групах (5 13) після семиденної інтоксикації, проводили семиденну корекцію шляхом внутрівенного (в/в) введення гепактопротектору “Ліолів” з розрахунку 15 мг/кг та внутрім’язевого (в/м) введення селеніту натрію з розрахунку 100 мкг/кг. на 14-тий день тварин декапітували під легким ефірним наркозом (табл. 2).
Таблиця 2
Схема II серії досліду
|
Дослідні групи (по 6 тварин) |
Токсичне ураження солями важких металів (внутрішньо- шлунково, протягом 7 днів) |
Корекція токсичного ураження (7 днів) |
| 1 | вода | |
| 2 | Pb2+ 1/3 DL50 | |
| 3 | Cd2+ 1/3 DL50 | |
| 4 | Pb2+ 1/6 DL50+Cd2+1/6 DL50 | |
| 5 | Pb2+ 1/3 DL50 | в/в ліолів |
| 6 | Pb2+ 1/3 DL50 | в/м селеніт натрію |
| 7 | Pb2+ 1/3 DL50 |
в/в ліолів + в/м селеніт натрію |
| 8 | Cd2+ 1/3 DL50 | в/в ліолів |
| 9 | Cd2+ 1/3 DL50 | в/м селеніт натрію |
| 10 | Cd2+ 1/3 DL50 |
в/в ліолів + в/м селеніт натрію |
| 11 | Pb2+ 1/6 DL50+Cd2+ 1/6 DL50 | в/в ліолів |
| 12 | Pb2+ 1/6 DL50+Cd2+ 1/6 DL50 | в/м селеніт натрію |
| 13 | Pb2+ 1/6 DL50+Cd2+ 1/6 DL50 |
в/в ліолів + в/м селеніт натрію |
Після забою тварин брали внутрішні органи для біохімічних досліджень. стан пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) у досліджуваних органах (легенях, серці, печінці, селезінці, нирках, головному мозку) вивчали за концентрацією малонового діальдегіду (МДА) (Корабейникова Е. Н., 1989) та гідропероксидів ліпідів (ГПЛ) (Мирончика В. В., 1984), ферментної та неферментної ланок антиоксидантної системи (АОС) за активністю супероксиддисмутази (СОД) (Дубинина Е. Е., 1988), глутатіонпероксидази (ГП) (Моина В. М., 1988), каталази (КАТ) (Королёва М. А., 1988), концентрацією вітаміну А і Е методом високоефективної рідинної хроматографії на аналізаторі типу “Міліхром-4” (Спурихин В. И., 1991), функціональний стан мембранних структур за активністю аланінамінотрансферази (АлАТ), аспартатамінотрансферази (АсАТ) (Горячковський А. М., 1994) та лужної фосфатази (ЛФ) (Мельников В. В., 1987). Методи клінічної гематології: підрахунок еритроцитів та лейкоцитів, визначення гематокриту, концентрації гемоглобіну за загальноприйнятими методиками (Кондрахин И. П., 1985). Концентрацію іонів свинцю та кадмію визначали методом інверсійної вольтамперометрії (анодна або катодна вольтамперометрії) на аналізаторі типу ПТУ-3 (Прохорова Г. В., 1998). опрацювання результатів проводили з використанням ліцензованої комп’ютерної програми “Statistik”. Вірогідність розходжень між показниками оцінювали за критеріями Стьюдента. У другій серії дослідів показники дослідних груп тварин (з токсичним ураженням важкими металами) прирівнювали до показників інтактних тварин, тоді як показники у щурів, яким проводили корекцію гепатопротектором та селенітом натрію прирівнювали до показників тварин з токсичним ураженням.
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Клініка тривалого свинцево-кадмієвого токсикозу. Із літературних джерел відомо, що одним із ранніх симптомів свинцево-кадмієвих токсикозів є відмова тварин від корму, пригнічення та зниження маси тіла (Жиленко В. М., 2002), що ми і спостерігали у наших експериментах.
Зміни приростів маси тіла та вагових коефіцієнтів органів у щурів при тривалому свинцево-кадмієвому токсикозі. У результаті проведених досліджень у групах тварин, яким внутрішньошлунково вводили розчини солей важких металів, відмічали тенденцію до зниження приростів маси тіла у щурів (рис. 1).
Рис. 1. Прирости маси тіла у щурів при тридцятидобовому свинцево-кадмієвому токсикозі.
Примітка. В цьому та наступних рисунках:
1 контрольна група;
2 група уражена свинцем;
3 група уражена кадмієм;
4 група уражена свинцем та кадмієм.
Близькими до показників контрольної групи є прирости маси тіла щурів у третій дослідній групі, якій вводили хлорид кадмію. У другій — на 3,5 % та у четвертій — на 4 % прирости маси тіла щурів були меншими, в порівнянні з контрольною групою.
Зменшення приростів маси тіла щурів при дії іонів свинцю та кадмію супроводжувалися вірогідним збільшенням вагових коефіцієнтів нирок у четвертій групі — на 16,6 % (р<0,001) та у другій групі — на 19,0 % (р<0,01), тоді як у третій групі спостерігалась тенденція до зменшення.
Гематологічні показники у щурів при тридцятидобовому свинцево-кадмієвому токсикозі. Важливими показниками реакції організму на токсичну дію іонів свинцю та кадмію є кількість еритроцитів та вміст гемоглобіну. У всіх дослідних групах спостерігали достовірне зменшення кількості еритроцитів (р<0,001). У другій дослідній групі на 11,9 %, третій та четвертій — на 35,7 % і 42,1 % відповідно. Зменшення кількості еритроцитів не впливало на зміну гематокриту дослідних груп у порівнянні з контролем, тоді як середній об’єм еритроцитів зростав.
Кількість лейкоцитів у крові тварин зменшувалась, у порівнянні із контрольною групою: у другій дослідній групі на 21,3 % (р<0,05), у четвертій групі на 39,8 % (р<0,025), у третій групі спостерігалась тенденція до зменшення на 29,4 %. Лейкопенія, на нашу думку, пов’язана з системним ураженням важкими металами кровотворних органів тварин, які пригнічують лейкопоез.
Активність ферментів сироватки крові щурів при тривалій свинцево-кадмієвій інтоксикації. Як видно із рис. 2 комбіноване введення солей свинцю та кадмію зумовлює підвищення активності у сироватці крові щурів АлАт на 19,0 % (р<0,05) та АсАТ на 16,6 % (р<0,05), в порівнянні з контролем.
Рис. 2. Активність АлАт, АсАт та ЛФ у сироватці крові щурів при тривавлому свинцево-кадмієвому токсикозі.
Примітка. В цьому та наступних рисунках — * р < 0,05, ** р < 0,025, ***р < 0,01, **** р < 0,001 (по відношенню до контрольної групи).
Тенденція до зростання активності ензимів спостерігалася і в інших групах тварин, проте вірогідних змін не відзначено. Таке збільшення активності АлАт та АсАт у сироватці крові щурів вказує на порушення цілісності плазматичних мембран клітин різних органів, у першу чергу печінки. Підвищення активності даних ферментів при захворюванні печінки тісно корелюється з ступенем деструкції гепатоцитів.
Суттєві зміни спостерігалися і при визначенні ЛФ. Активність цього ензиму в тварин четвертої групи була більшою в 2,3 раза (р<0,01) в порівнянні з контрольною групою, а в другій та третій групах — на 75,9 % (р<0,025) та 72,4 % (р<0,01) відповідно.
концентрація вітамінів А і Е у печінці щурів на тридцяту добу ураження тварин солями свинцю і кадмію. печінка – основний орган кумуляції вітаміну А та Е, тому зміна концентрації цих вітамінів є важливим показником стану печінки. Ці вітаміни відносяться до неферментативної ланки антиоксидантної системи та відіграють важливу роль у підтриманні фізіологічного рівня кисневих радикалів.
З результатів наших досліджень видно, що під впливом солей досліджуваних токсичних металів концентрація вітамінів А і Е у печінці щурів значно знижувалась. Зокрема, концентрація ретинолу у щурів другої дослідної групи зменшилась відносно контрольної групи на 21,9 % (р<0,001), а у третій та четвертій — на 28,1 % (р<0,001) й 36,3 % (р<0,001) відповідно (рис. 3).
Рис. 3. Концентрації вітаміну А (а) та вітаміну Е (б) у печінці щурів при тривалій свинцево-кадмієвій інтоксикації.
Аналогічні зміни спостерігалися і при визначенні вмісту токоферолу у печінці. У тварин дослідної групи, ураженої свинцем, концентрація вітаміну Е знизилась на 24,0 % (р<0,001), ураженій кадмієм на 29,3 % (р<0,001). Інтоксикація тварин солями свинцю та кадмію призводить до зменшення вмісту цього вітаміну на 36,0 % (р<0,001), порівняно з контрольною групою.
Активність ферментів антиоксидантної системи та рівень ГПЛ та МДА у тканинах щурів за умовою тривалого свинцево-кадмієвого токсикозу. тканини внутрішніх органів щурів проявляють не однакову чутливість до дії іонів важких металів. Найбільший оксидаційний стрес спостерігався в печінці та нирках (рис. 4).
Рис. 4. Активність ферментів антиоксидантної системи та рівень ГПЛ та МДА у печінці щурів при тридцятидобовому свинцево-кадмієвому токсикозі.
а — активність СОД; б — активність ГП; в — активність каталази; г — концентрація ГПЛ.
Причому, іони свинцю проявляють більший токсичний ефект у нирках, тоді як кадмій у печінці. Комбіноване введення досліджуваних металів підсилювало дію кожного з них у всіх досліджуваних органах. У головному мозку іони свинцю та кадмію викликали активацію ПОЛ та нагромадження великої кількості ГПЛ та МДА, що майже у два рази вищі, ніж у контрольної групи. Аналогічні зміни відмічались і у селезінці, де активність ферментів АОС істотно знизилась. У серці більше кумулюються іони свинцю, тоді як іони кадмію – більше у легенях.
Кумуляція іонів металів у тканинах щурів за умовою тридцятидобового свинцево-кадмієвого токсикозу. Іони свинцю потрапляючи в організм тварин кумулюються у порядку зменшення в таких органах: нирки > печінка > головний мозок > легені > селезінка > серце. Одержані нами результати узгоджуються з аналогічними даними інших авторів (Колесников В. А., 1987; Falandysz J., 2004). При цьому виявлено посилене витіснення іонами свинцю іонів кадмію, цинку та міді із тканин (р<0,001). Винятком є селезінка, в якій концентрація іонів цинку та міді зростала, та легені в яких зростав вміст лише іонів цинку, що на нашу думку, пов’язано з підвищеним вимиванням цих металів з інших органів.
Потрапляючи в організм тварин іони кадмію кумулюються у порядку зменшення в такій послідовності: нирки > головний мозок > печінка > серце > селезінка > легені, що також узгоджується із даними інших авторів. Іони кадмію витісняють іони свинцю (р<0,001).
Комбіноване внутрішньошлункове введення солей свинцю та кадмію щурам зумовило збільшення вмісту іонів кадмію у серці, легенях, селезінці, печінці та головному мозку, тоді як концентрація іонів свинцю була більшою в нирках (р<0,001).
Клініка гострого свинцево-кадмієвого токсикозу. Гостре отруєння важкими металами у тварин зустрічається значно рідше ніж хронічне, проте при таких токсикозах чітко виражена клінічна картина отруєння. Клініка гострого отруєння свинцем частіше проявляється розладом функції ЦНС (судоми, конвульсії, атаксія, рух по колу). Уражуються також органи ШКТ, що супроводжується сильним слиновиділенням і діареєю. Періоди збудження чергуються з періодами пригнічення. Клініка гострого отруєння кадмієм подібна до отруєння свинцем. У тварин спостерігається пригнічення, тремор скелетних м’язів, порушення координації рухів, діарея, анемічність слизових оболонок, тощо (Новиков И. А., 2003).
Вплив селеніту натрію та ліоліву на масу внутрішніх органів щурів за семидобової свинцево-кадмієвої інтоксикації. Семидобовий свинцево-кадмієвий токсикоз супроводжувався зміною вагових коефіцієнтів досліджуваних органів, що тісно корелює із сорбційною здатністю тканин, щодо іонів свинцю та кадмію. Ін’єкції ліоліву та селеніту натрію ураженим тваринам викликали зворотній ефект.
гематологічні показники у щурів при короткотривалому свинцево-кадмієвому токсикозі та їх корекція селенітом натрію та ліолівом. При семидобовій інтоксикації тварин у всіх дослідних групах, яким вводили солі важких металів, спостерігалась тенденція до зниження кількості еритроцитів крові. Введення щурам, уражених іонами свинцю, селеніту натрію призводить до збільшення кількості еритроцитів на 10,9 % (р<0,05), тоді як при сумісному введені селену з ліолівом — на 16,6 % (р<0,05). Корекція гепатопротектором та селенітом натрію тварин уражених кадмію хлоридом сприяла відновленню кількості еритроцитів на 50,0 % (р<0,001). Нормалізація коригуючими препаратами кількості еритроцитів супроводжувалась збільшенням гематокриту в усіх дослідних тварин, проте вірогідних змін, порівняно з контрольною групою, нами не встановлено.
При короткотривалій інтоксикації свинцем та кадмієм спостерігається суттєве збільшення вмісту гемоглобіну в еритроцитах, а відповідно й об’єму еритроцитів. У групі тварин, уражених солями свинцю і кадмію та лише солями кадмію, в порівнянні з контрольною, середній вміст гемоглобіну в еритроцитах був вищим на 56,3 %, тоді як у групах тварин, уражених лише іонами свинцю — на 66,0 % (р<0,001). Корекція токсичного ураження тварин гепатопротектором “Ліолів” найкраще усуває гіперхромію у групі тварин ураженій кадмієм хлоридом — на 23,4 % (р<0,001), а у групі тварин, яким вводили селеніт натрію разом з ліолівом — на 22,2 % (р<0,001).
Інтоксикація солями важких металів, супроводжувалась зниженням концентрації загального гемоглобіну в крові, що є характерним для анемії. У тварин, уражених свинцем — на 14,9 % (р<0,025), кадмієм — 18,8 % (р<0,01). У тварин, яким вводили солі свинцю та кадмію — на 21,2 % (р<0,025), відносно контрольної групи. Корекція селенітом натрію та ліолівом призводить до нормалізації концентрації загального гемоглобіну.
Вплив селеніту натрію та ліоліву на активність АлАт, АсАт та ЛФ у сироватці крові щурів при семидобовому свинцево-кадмієвому токсикозі. У всіх уражених тварин спостерігалось суттєве збільшення активності АлАт (р<0,001): у щурів інтоксикованих іонами свинцю на 37,5 %, іонами кадмію на 32,0 %, сумісно іонами свинцю та кадмію на 36,9 %, відносно контролю. Введення селеніту натрію тваринам ураженим солями свинцю та кадмію зменшувало активність АлАт на 13,3 % (р<0,05) тоді як у тварин інших груп спостерігалась лише тенденція до зменшення. Дещо кращі результати показало внутрішньовенне введення тваринам ліоліву в групі тварин уражених солями свинцю та кадмію: активність АлАт знизилась на 17,4 % (р<0,025), а сумісне введення селеніту натрію та ліоліву — на 23,2 % (р<0,025), у порівнянні з ураженими тваринами.
Про пригнічення цитолітичних процесів у гепатоцитах уражених тварин під впливом введення селеніту натрію та ліоліву свідчить також зменшення активності АсАт у групах тварин, уражених солями свинцю — на 24,3 % (р<0,01), уражених солями кадмію — на 24,8 % (р<0,025), уражених солями свинцю та кадмію — на 25,1 % (р<0,001).
Активність ЛФ зростала в усіх тварин уражених важкими металами: у щурів токсикованих свинцем ацетатом на 39,5 % (р<0,01), тоді як у групі тварин уражених кадмію хлоридом і роздільним введенням свинцю та кадмію — на 40,3 % і 51,9 %, відповідно до контролю. Позитивний вплив селеніту натрію і ліоліву при семиденному свинцево-кадмієвому токсикозі виявився стосовно активності ЛФ у крові. Комбіноване введення щурам селеніту натрію та ліоліву призводить до суттєвого зниження активності ЛФ, зокрема у щурів уражених свинцем і кадмієм — на 21,5 % (р<0,05), у тварин уражених свинцем — на 25,5 % (р<0,025), у щурів уражених кадмієм — на 24,0 % (р<0,01).
Активність ферментів антиоксидантної системи та рівень ГПЛ і МДА в тканинах щурів при корекції короткотривалого свинцево-кадмієвого токсикозу селенітом натрію та ліолівом. При семидобовій інтоксикації свинцем і кадмієм активність СОД у печінці (рис. 5) та нирках в усіх інтоксикованих груп була зниженою приблизно на 59,3 % та 64,6 % (р<0,001), відповідно. Водночас спостерігалось зниження активності ГП та каталази, що і зумовило зростання концентрації ПОЛ.
Рис. 5. Активність ферментів антиоксидантної системи та рівень ГПЛ і МДА у печінці щурів при семидобовому свинцево-кадмієвому токсикозі.
а — активність СОД; б — активність ГП; в — активність каталази; г — концентрація ГПЛ;
Суттєве зменшення активності ферментів АОС при експериментальному токсикозі важкими металами спостерігалось і в головному мозку. Найбільшу токсичність виявили у групі тварин уражених комбінацією свинцю та кадмію.
Щодо роздільного введення цих металів більш негативні результати виявлені при введенні іонів свинцю, що, на нашу думку, пов’язано з більшою тропністю цього металу до ЦНС, проте найбільший токсичний ефект виявили у групі тварин ураженій свинцем та кадмієм: активність СОД зменшилась на 52,6 % (р<0,001); ГП — на 46,7 % (р<0,001); КАТ — на 34,8 % (р<0,01) у порівнянні з контрольною групою. Концентрація МДА у цій групі щурів зросла в 1,6 раза, а вміст ГПЛ — в 1,8 раза (р<0,001), в порівнянні з інтактними тваринами.
При семидобовому кадмієвому токсикозі у селезінці та серцевому м’язі спостерігалось більше інгібування ферментів АОС та накопичення продуктів ПОЛ, тоді як у легенях навпаки — при свинцевій інтоксикації.
Коригуюча дія ліоліву при нетривалому свинцево-кадмієвому токсикозі у щурів полягала у підвищенні активності досліджуваних ензимів та зменшенні вмісту недоокислених продуктів у печінці, тоді як у інших органах ферментативна активність зростала, особливо при введенні селеніту натрію.
Оптимальний коригуючий ефект на активність вказаних ферментів в органах і тканинах уражених щурів виявлено при сумісному введенні тваринам антиоксиданту та гепатопротектору.
Вплив селеніту натрію та ліоліву на концентрацію іонів металів у тканинах щурів при семидобовій свинцево-кадмієвій інтоксикації. Концентрація кадмію в органах і тканинах тварин при короткотривалій інтоксикації дещо відрізняється від довготривалого ураження і характеризується такою закономірністю у порядку зменшення: нирки > печінка > головний мозок > серце > селезінка > легені. Отримані нами результати узгоджуються із аналогічними даними інших авторів відносно вторинного перерозподілу в тканинах тварин даного металу (Михалева Л. М., 1998; Horak F., 2003).
При семидобовій інтоксикації тварин іони свинцю кумулюються в органах і тканинах щурів у такій послідовності в порядку зменшення: нирки > печінка > головний мозок > легені > селезінка > серце (р < 0,001) (Kim H.M., 1998).
Комбінований короткотривалий свинцево-кадмієвий токсикоз у щурів зумовлює більшу концентрацію свинцю в нирках (32,0 %) та головному мозку (4,0 %), тоді як кадмій більше накопичувався в печінці (26,9 %), серці (4,8 %), легенях (1,2 %) та селезінці (0,21 %).
висновки
У дисертаційній роботі вивчено метаболічні зміни в організмі щурів за умов інтоксикації експериментальних тварин іонами свинцю та кадмію і обґрунтовано доцільність використання за умов отруєння даними металами антиоксидантів.
На основі теоретичного узагальнення та проведення комплексного дослідження біохімічних змін в органах і тканинах щурів за умовою короткочасного та довготривалого свинцево-кадмієвих токсикозів та їх корекції введенням селеніту натрію та ліоліву зроблено такі висновки:
Тридцятидобовий свинцево-кадмієвий токсикоз у щурів зменшує прирости маси тіла: у тварин уражених свинцем — на 3,5 %; кадмієм — на 0,6 %; у тварин сумісно токсикованих свинцем і кадмієм — на 4,0 %, порівняно з інтактними тваринами та супроводжується зміною вагових коефіцієнтів внутрішніх органів, що тісно корелює з кумулятивною та сорбційною здатністю тканин до іонів свинцю та кадмію.
свинцево-кадмієвий токсикоз у щурів супроводжується еритроцитопенією (при тридцятидобовому токсикозі спостерігали зменшення кількості еритроцитів у другій дослідній групі на 11,9 % (р<0,001); третій та четвертій — на 35,7 % і 42,1 %, тоді як при семидобовій інтоксикації тварин – приблизно у два рази), лейкопенією (при тривалій інтоксикації тварин кількість лейкоцитів у крові, уражених свинцем, зменшилась на 21,3 % (р< 0,05); уражених свинцем і кадмієм — на 39,8 % (р<0,025); тоді як у тварин уражених кадмієм — на 29,4 %; короткотривала інтоксикація солями важких металів зумовлює лейкопенію у тварин уражених свинцем на 37,2 % (р<0,01); кадмієм — на 50,0 % (р < 0,01); а уражених свинцем і кадмієм — на 57,3 % (р < 0,01). При корекції уражених тварин селенітом натрію та ліолівом кількість лейкоцитів зросла в 1,4 раза (у групі щурів уражених ацетатом свинцю), в 3,0 рази (у групі щурів уражених хлоридом кадмію), в 3,5 раза (у групі щурів, уражених солями свинцю та кадмію) (р < 0,001) та вираженим макроцитозом і гіперхромією.
Тривала свинцево-кадмієва інтоксикація у щурів характеризується зниженням концентрації вітамінів А і Е у печінці: у групі тварин, ураженій свинцем концентрація вітаміну А у печінці зменшилась на 21,9 %, вітаміну Е — на 24,0 %; у групі ураженій кадмієм — на 28,1 % та 29,3 % відповідно; у групі ураженій одночасно свинцем і кадмієм — на 36,3 % та 36,0 % відповідно.
При семи- та тридцятидобовій інтоксикації свинцем і кадмієм вірогідно підвищується активність амінотрансфераз та лужної фосфатази в сироватці крові (р<0,05). Сумісне введення ліоліву та селеніту натрію у групі тварин, уражених семидобово свинцем та кадмієм, супроводжувалось зниженням активності АсАт у сироватці крові — на 25,1 %, АлАт — на 23,2 %, ЛФ — на 21,5 % порівняно з тваринами, яким не вводили вказані препарати.
Cвинцево-кадмієвий токсикоз супроводжується різким зниженням активності ферментів антиоксидантної системи та підвищенням концентрації продуктів пероксидного окиснення ліпідів у досліджуваних органах. Найбільші зміни оксидаційного стресу відмічено в печінці, нирках і головному мозку.
При тривалій інтоксикації іони свинцю в органах щурів кумулюються у наступному порядку, зменшуючись у ряду: нирки > печінка > головний мозок > легені > селезінка > серце, а іони кадмію у порядку: нирки > головний мозок > печінка > серце > селезінка > легені. Сумісне введення тваринам солей свинцю і кадмію зумовило збільшення вмісту кадмію та зменшення свинцю у серці, легенях, селезінці, печінці та головному мозку, тоді як концентрація свинцю в нирках зростала.
Короткотривала інтоксикація щурів свинцем ацетатом характеризується концентрацією іонів свинцю в тканинах аналогічно як і при тривалій інтоксикації. Концентрацію кадмію в органах і тканинах тварин при семиденній інтоксикації характеризується такою послідовністю, у порядку зменшення: нирки > печінка > головний мозок > серце > селезінка > легені. Комбінований семидобовий свинцево-кадмієвий токсикоз зумовлює більшу кумуляцію свинцю в нирках (32,0 %) та головному мозку (4,0 %) щодо кадмію, тоді як кадмій більше накопичувався в печінці (26,9 %), серці (4,8 %), легенях (1,2 %), селезінці (0,21 %), відносно свинцю. Сумісне введення ліоліву та селеніту натрію при короткочасному свинцево-кадмієвому токсикозі в щурів зменшило концентрацію іонів свинцю у легенях на 20,0 %, а кадмію на 45,5 %; у нирках — на 65,3 % та 59,0 %; у печінці — на 70,0 % та 64,0 %; у головному мозку — на 80,0 % та 79,2 %; у селезінці — на 29,0 % та 68,5 % і серці — на 16,0 % та 65,2 % (р < 0,001).
Практичні рекомендації
1. З метою коригування метаболічних змін в тканинах тварин та оптимізації функціонування антиоксидантної системи при свинцево-кадмієвих токсикозах рекомендується вводити їм селеніт натрію (в/м 100 мкг/кг) та ліолів (в/в 15 мг/кг).
2. Результати наших досліджень рекомендуємо використовувати у навчальних програмах сільськогосподарського профілю для проведення занять з ветеринарної токсикології, клінічної біохімії, фізіології тварин та екології.
Список опублікованих праць за темою дисертації
1. Вплив іонів кадмію та свинцю на внутрішні органи та активність ферментів цитолізу сироватки крові білих щурів / В.В. Снітинський, О.Й. Гнатик, І.Я. Коцюмбас, О.Л. Тішин, І.П. Патерега // Науково-технічний бюлетень Інституту біології тварин УААН і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. — Львів, 2005. — Вип. 6, № 3, 4. — С. 362 366.
Дисертантом визначено активність амінотрансфераз, взято участь в обговоренні одержаних результатів.
2. Снітинський В. В., Гнатик О. Й. Гематологічні показники за хронічного свинцево-кадмієвого токсикозу у щурів // Науковий вісник Львівської національної академії імені С. З. Гжицького. — Львів, 2006. — Т.8, Ч. II, № 4 (31). — С. 178 180.
Здобувачем проведено експериментальні дослідження, статистично опрацьовано та проаналізовано одержані результати.
3. Снітинський В. В., Гнатик О. Й. Активність аланінамінотрансферази, аспартат-амінотрансферази і лужної фосфатази у сироватці крові щурів за корекції гострого свинцево-кадмієвого токсикозу селенітом натрію та ліолівом // Науково-технічний бюлетень Інституту біології тварин УААН і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. — Львів, 2006. — Вип. 7, № 3, 4. — С. 84 87.
Дисертантом проведено експериментальні дослідження, статистично опрацьовано та проаналізовано одержані результати.
4. Снітинський В. В., Гнатик О. Й. Зміна активності ферментів антиоксидантної системи та концентрації продуктів пероксидного окислення ліпідів у печінковій тканині білих щурів за хронічного свинцево-кадмієвого токсикозу // Науковий вісник Львівської національної академії ім. С. З. Гжицького. — Львів, 2006. — Т. 8, Ч. II, №2 (29). — С. 32 38.
Здобувачем проведено експериментальні дослідження.
5. Гнатик О. Й. Вплив кадмію та свинцю на морфофункціональні зміни у внутрішніх органах тварин // Тези доповідей Першої Міжнародної конференції студентів та аспірантів “Молодь і поступ біології” (11 14 квітня 2005 р.). — Львів: Сполом, 2005. — С. 193 194.
6. Гнатик О. Й. Вплив солей свинцю та кадмію на концентрацію вітамінів А і Е у печінці щурів // Тези Міжнародної наукової конференції студентів, аспірантів і молодих вчених до 190-річчя ХНАУ ім. В. В. Докучаєва “Екологізація сталого розвитку агросфери, культурний грунтогенез і ноосферна перспектива інформаційного суспільства. — Харків, 2006. — С. 221.
7. Гнатик О. Й., Лисак Г. А. Корекція гематологічних показників у щурів селенітом натрію та ліолівом при гострому свинцево-кадмієвому токсикозі // Матеріали ІІІ міжвузівської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Наука. Молодь. Екологія”. — Житомир, 2007. — С. 33 35.
Здобувачем проведено експериментальні дослідження, проаналізовано одержані результати.
АНОТАЦІЯ
Гнатик О.Й. метаболічні зміни в органах щурів за умов свинцево-кадмієвих токсикозів та їх корекція гепатопротекторами. — Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата ветеринарних наук за спеціальністю 03.00.04 — біохімія. — Інститут біології тварин УААН, Львів, 2008.
Дисертація присвячена вивченню метаболічних змін у тканинах щурів при умовах коротко- та довготривалого експериментального свинцево-кадмієвого токсикозу і його корекції селенітом натрію та ліолівом.
Встановлено, що під впливом іонів свинцю та кадмію у щурів зменшуються прирости живої маси, що супроводжується зміною вагових коефіцієнтів внутрішніх органів. спостерігається посилена еритроцитопенія, макроцитоз, гіперхромія та виражена лейкопенія, підвищується активність амінотрансфераз та лужної фосфатази у сироватці крові уражених тварин. свинцево-кадмієва інтоксикація у щурів характеризується зниженням концентрації вітамінів А і Е у печінці та вираженим оксидаційним стресом у внутрішніх органах тварин (печінці, нирках, легенях, серці, головному мозку). Вперше застосовано ліпосомальний гепатопротектор „Ліолів” при свинцево-кадмієвому токсикозі. Обґрунтовано доцільність використання ліоліву та селеніту натрію з метою корекції метаболічних порушень при свинцево-кадмієвій інтоксикації.
Ключові слова: свинець, кадмій, токсикоз, антиоксидантна система, гематологічні показники, амінотрансферази, лужна фосфатаза, корекція, ліолів, селеніт натрію, щурі.
АННОТАЦИЯ
Гнатик О.И. метаболические изменения в органах крыс при свинцово-кадмиевых токсикозах и их коррекция гепатопротекторами. —Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук по специальности 03.00.04. – биохимия. – Институт биологии животных УААН, Львов, 2008.
Диссертация посвящена исследованию метаболических изменений в тканях крыс, антиоксидантной системы, пероксидного окисления липидов при кратко - и долго-временном экспериментальном свинцово-кадмиевом токсикозе и его коррекции селеном и лиоливом.
Установлено, что под воздействием солей свинца и кадмия животные отстают в росте, изменяются массовые коэффициенты внутренних органов. При этом наблюдается эритроцитопения, макроцитоз, гиперхромия, лейкопения, возрастает активность аминотрасфераз и щелочной фосфатазы в крови пораженных животных.
Свинцово-кадмиевый токсикоз у крыс характеризуется снижением в печени концентрации витаминов А и Е.
свинцово-кадмиевый токсикоз протекает с резким снижением активности ферментов антиоксидантной системы (супероксиддисмутазы, глутатионперокси-дазы, каталазы) и увеличением концентрации продуктов пероксидного окисления жиров (малонового диальдегида, гидропероксидов липидов) в исследуемых органах (печени, почках, легких, сердце, мозге). Сильный оксидативный стресс обнаружен в печени, почках, головном мозге, где возрастала концентрация ионов свинца и кадмия.
При тридцатидневной интоксикации в тканях крыс накапливаются ионы свинца в последовательности: почки > печень > головной мозг > легкие > селезенка > сердце, а ионы кадмия накапливаются, снижаясь в ряду: почки > головной мозг > печень > сердце > селезенка > легкие.
При семидневной интоксикации ионы свинца в органах крыс накапливаются как и при долговременной интоксикации. Концентрация ионов кадмия в органах животных накапливается снижаясь в ряду: почки > печень > головной мозг > сердце > селезенка > легкие.
Установлено, что при совместном введении тяжелых металлов ионам свинца свойственный антагонизм по отношению к ионам кадмия в почках (при хроническом токсикозе) и головном мозге (при острой интоксикации), тогда, как ионы кадмия вытесняют ионы свинца с печени, селезенки, сердца и легких. Ионы свинца и кадмия вытесняют в тканях ионы цинка и меди.
С целью коррекции нами было использовано лиолив и селен. Применяемые препараты способны корригировать нарушения процессов свободнорадикального окисления, антиоксидантной и детоксикационной систем.
В особенности фармакологического воздействия гепатопротектора “Лиолив” есть сочетания антиоксидантного, противовоспалительного и иммунокорректирующего действия антраля и мембрановостанавлюющей действия фосфатидил-холиновых липосом с направленным транспортом к повреждённым гепатоцитам.
селен является незаменяемым микроэлементом, который необходимый для функциональной активности антиоксидантной системы, способный разлагать пероксиды, активирует эритропоэз.
Обосновано целесообразность совместного использования лиолива и селена с целью коррекции метаболических изменений вследствие свинцово-кадмиевой интоксикации у животных.
Ключевые слова: свинец, кадмий, токсикоз, антиоксидантная система, гематологические показатели, аминотрансферазы, щелочная фосфатаза, коррекция, лиолив, селен, крысы.
summary
Gnatyk O.Y. Metabolic changes in the organs of rats under the influence of lead and cadmium toxicities and their correction by hepatoprotectors. — Manuscript.
The thesis is presented to achieve the degree of the candidate of veterinary sciences speciality 03.00.04 — biochemistry — Institute of animal biology of UAAS, Lviv, 2008.
Dissertation is devoted to the research of metabolic changes in rats tissues in the conditions of short-time and long-time experimental lead and cadmium toxicities and their correction with selenite of sodium and liolive.
It was established that under the influence of lead and cadmium ions the living mass decreases. That is accompanied by the change of weighing coefficients of rats internal organs. The intensive erytrocytopen, makrocytopen, hiperhrome and leycopen were observed. Aminotranspherases and alkaline phosphatasum activity in the whey of blood of the staggered animals increased. The decline of concentration of vitamins retinol and tokoferol in a liver and the expressed oxidative stress in the internal organ of animals (liver, kidneys, lugs, heart, cerebrum) as established. Lyposomal hepatoprotector „Liolive” was first applied to cure lead and cadmium toxicities. The necessity of using liolive and selenite of sodium with the purpose of metabolism violation correction under lead and cadmium intoxication was confirmed.
Key words: lead, cadmium, toxicities, antioxidant system, hematological indexes, aminotranspherases, alkaline phosphatasum, correction, liolive, selenite of sodium, rats.