Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ
ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КОСТЕНКО Алла Геннадіївна
УДК 616-008.9-092:615.1/.4
СТАН ОКИСНЮВАЛЬНОГО МЕТАБОЛІЗМУ ПРИ ДІЇ НА ОРГАНІЗМ ІОНІЗУЮЧОЇ РАДІАЦІЇ, НАДЛИШКОВОГО НАДХОДЖЕННЯ ФТОРИДУ НАТРІЮ ТА ЙОГО КОРЕКЦІЯ АНТИОКСИДАНТАМИ
14.03.04 - патологічна фізіологія
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора медичних наук
Харків - 2006
Робота виконана в Харківському державному медичному університеті МОЗ України.
Науковий консультант: доктор медичних наук, професор Клименко Микола
Олексійович, Харківський державний медичний
університет МОЗ України, завідувач кафедри
патологічної фізіології.
Офіційні опоненти:
доктор медичних наук, професор Симонова Лариса Іванівна, Інститут медичної радіології ім. С.П. Григор’єва АМН України (м. Харків), керівник лабораторії патофізіології та експериментальної терапії радіаційних уражень;
доктор медичних наук Маньковська Ірина Микитівна, Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України (м. Київ), завідувач відділу по вивченню гіпоксичних станів;
доктор медичних наук Березнякова Марина Євгеніївна, Національний фармацевтичний університет МОЗ України (м. Харків), професор кафедри клінічної лабораторної діагностики.
Провідна установа: Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця МОЗ України (м. Київ), кафедра патологічної фізіології.
Захист відбудеться "27" квітня 2006 року об 11.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.600.03 при Харківському державному медичному університеті за адресою: 61022, м. Харків, пр. Леніна, 4.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного медичного університету за адресою: 61022, м. Харків, пр. Леніна, 4.
Автореферат розісланий "27" березня 2006 року.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
кандидат медичних наук, професор Терещенко А.О.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В зв’язку зі зростанням забруднення навколишнього середовища в процесі людської життєдіяльності однією з найбільш актуальних проблем медицини є вивчення патогенного впливу екологічних факторів з метою пошуку більш ефективних методів профілактики і терапії його наслідків.
До найбільш несприятливих факторів навколишнього середовища відноситься іонізуюче випромінювання, яке здатне чинити пряму пошкоджувальну дію на геном [T.P. Fill, J.D. Harrison, R.W. Leggett, 1998; M. Cohen, Ir. Michael R.E. Maclean, 1999; Ю.В. Квачева, 2003]. Розширюється використання іонізуючого випромінювання в науці, техніці, народному господарстві, медицині. Природні радіоактивні елементи містяться в будівельних матеріалах, особливо в бетонних конструкціях, фосфорних добривах, які використовуються в сільському господарстві і містять уран і торій. Людина може одержувати деяку дозу за рахунок викидання в атмосферу радіоактивної золи, газоаерозольних викидів атомних електростанцій. Радіонукліди, що надходять в атмосферу, стають джерелом зовнішнього, контактного і внутрішнього опромінення. Зміна радіаційного фону планети стосується не тільки обмежених груп людей, професійно пов’язаних з радіацією, але і практично всього населення Землі [А.Е. Дубицкий, И.А. Семенов, Л.П. Чепкин, 1993; З. Яворовски, 1999]. Після аварії на Чорнобильській АЕС радіоактивному забрудненню піддалися території України, Білорусії, прилеглі області Росії та європейських країн, що призвело до погіршення здоров’я постраждалого населення [V. Yu. Soloviev, L.A. Hyin, A.E. Baranov, 2001]. В Україні біля 77 районів 12 областей забрудненні радіоактивними речовинами. Особливо актуальною стала проблема впливу малих доз зовнішнього опромінення [П.П. Чаяло, 2000], одночасно з іншими екологічними факторами, враховуючи їх можливу потенціючу взаємодію [Ю.С. Рябухін, 2000; С.П. Ярмоненко, 2000; Р.В. Ставицкий, Л.А. Лебедев, А.В. Мехеечев, 2002].
Одним з найбільш поширених забруднювачів навколишнього середовища на земній кулі є фторид натрію [В.И. Циприян, Н.Т. Музычук, 1990; О.И. Попов та співавт., 2000]. Відомо, що фториди, при перевищенні допустимих концентрацій в питній воді, викликають порушення функцій організму [C. Y. Pak, K. Sakhace, B. Adams-Hute, 1995; C. Y. Par, G.L. Waldboot, 1998; Ю. В. Новиков та співавт., 1998]. При надходженні в організм великих доз фториду натрію розвивається фторидна інтоксикація, при хронічному надходженні невисоких доз - флюороз, тобто гіпермікроелементоз [А.К. Николишин, 1998; 2003]. Хімізація сільського господарства збільшує контакти населення з фторидами, викликає побутові отруєння. У осіб, зайнятих на виробництві алюмінію, фосфорних добрив, дуже часто розвивається флюороз [Rao Venrateswara, L. Mahajan, 1990; Г. Н. Гастева та співавт., 1999; 2000]. Можливий розвиток флюорозу у осіб, що живуть поблизу таких виробництв. До числа регіонів з надлишком фториду натрію в питній воді відносяться деякі райони України, зокрема Полтавська область, де зареєстровані випадки ендемічного флюорозу [О.В. Катрушов, 1995; Т.М. Матвієнко, 2001; В. К. Югов, А.П. Кравцова, А.Н. Тимошенко, 2002].
Викид до атмосфери різних забруднювачів останнім часом має тенденцію до збільшення, але навіть на цьому фоні фтор і його сполуки значно випереджають інші екологічно небезпечні речовини. Фтор найбільш активний із усіх відомих хімічних елементів, що застосовуються в сучасних технологіях, включаючи ракетну техніку й електроніку. Виробництво фтору і його сполук розширюється, збільшуючи кількість людей, що піддаються впливу надлишку фтору.
Показано, що у ліквідаторів аварії на ЧАЕС - жителів ендемічних за надлишком фтору районів –рівні загальної захворюваності за останні роки значно вищі, ніж у ліквідаторів, які живуть у місцевостях з оптимальним вмістом фтору в питній воді –в середньому на 21,6 % [Т.М. Матвієнко, О.В. Катрушов, 2000]. В той же час, маються тільки окремі дослідження сумісного впливу іонізуючої радіації і фториду натрію на організм, а його механізми практично не вивчені.
Активація перекисного окиснювання ліпідів (ПОЛ) при опроміненні є одним із провідних патогенетичних механізмів, призводить до пероксидації структурних компонентів мембран, порушення їхньої структури і функції, в тому числі активності мембранозв’язаних ферментів окисного фосфорилювання мітохондрій і ядра, синтезу аденілових нуклеотидів [Н.Я. Карбашевська, 2000; Т.О. Кірпенко, 2000]. Променеве пошкодження сприяє роз’єднанню процесів окисного фосфорилювання в мітохондріях, зумовлює порушення обміну макроергічних сполук. Найбільш ранні і різко виражені зміни вмісту аденілових нуклеотидів після опромінення спостерігаються в кровотворних органах, що призводить до зниження швидкості тканинного дихання в них і має значення в першочерговому ураженні системи крові при променевій патології [Н.М. Кургалюк та співавт., 2000].
Разом з тим, широка комплексна оцінка окиснювального метаболізму при дії радіації до теперішнього часу не здійснювалась, особливо це стосується різних доз опромінення, в тому рахунку малих доз. Ще в меншому ступені вивчено стан окиснювального метаболізму при дії фтору і сумісному впливі фториду натрію і іонізуючої радіації. Такі дослідження можуть стати підставою для розробки відповідних патогенетичних методів профілактики і корекції виявлених порушень.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є самостійним фрагментом комплексної науково-дослідної роботи Харківського державного медичного університету: "Вивчення загальних закономірностей патологічних процесів і розробка способів їх корекції" (№ держреєстрації 0103U004546). Автор виконувала розділ стосовно теми дисертації.
Мета і задачі дослідження. Метою дослідження стало визначення стану окиснювального метаболізму при ізольованій і сполученій дії на організм іонізуючої радіації та фториду натрію і можливості профілактичної і терапевтичної його корекції антиоксидантами (АО).
Для досягнення поставленої мети були визначені такі задачі:
1. Дослідити особливості змін ПОЛ, антиоксидантного захисту (АОЗ), енергетичного метаболізму, синтезу РНК, глобулінів і гістонів при впливі малих і великих доз іонізуючої радіації (сумарні дози: 0,25; 0,5 і 7 Гр).
2. Дослідити зміни ПОЛ, АОЗ та енергетичного метаболізму в печінці і крові при фтористій інтоксикації протягом 1-го, 3-х і 6-ти місяців.
. Вивчити вплив сполученої дії великих та малих доз іонізуючої радіації і хронічного надходження фториду натрію на ПОЛ, АОЗ, енергетичний метаболізм, вміст циклічних нуклеотидів, синтез РНК, ядерних гістонів і негістонових білків.
4. Визначити ефективність захисного впливу комплексу АО на фоні підвищеного надходження фториду натрію, при хронічній фтористій інтоксикації, дії радіації і сполученому впливі фториду натрію та радіації.
. Встановити можливість корекції порушень окиснювального метаболізму комплексом АО після сумісної дії фториду натрію та іонізуючої радіації.
Об’єкт дослідження - механізми ізольованої та сполученої патогенної дії іонізуючої радіації та фториду натрію на організм.
Предмет дослідження –стан окиснювального метаболізму, використання певного комплексу АО для корекції окиснювальних процесів при дії іонізуючого випромінювання, хронічній фтористій інтоксикації, а також при сумісній дії іонізуючої радіації та фториду натрію.
Методи дослідження: патофізіологічні, токсикологічні, біохімічні, радіобіологічні, статистичні.
Наукова новизна отриманих результатів. Вперше проведена комплексна оцінка стану окиснювального метаболізму при ізольованій і сполученій дії двох екологічно несприятливих факторів: іонізуючої радіації та фториду натрію. Досліджено їхній вплив в різних дозах, в тому рахунку малих доз іонізуючої радіації, на ПОЛ, системи АОЗ, а також енергетичний метаболізм, зокрема, окисне фосфорилювання, активність аденілатциклазної системи, синтез РНК, ядерних гістонів і негістонових білків.
Встановлено, що зміни ПОЛ, АОЗ в печінці і крові залежать від доз радіації, фториду натрію і їх сумісної дії. Малі дози іонізуючої радіації і фториду натрію переважно стимулюють АОЗ в тканинах і призводять до деякого накопичення продуктів ПОЛ в крові; великі дози пригнічують АОЗ і викликають накопичення продуктів ПОЛ в крові і, особливо, в тканинах.
Виявлено, що під впливом іонізуючої радіації і фториду натрію спостерігається істотне зниження концентрації АТФ і, відповідно, енергетичного потенціалу. При цьому спостерігається певна залежність у динаміці між концентраціями АТФ, цАМФ і цГМФ. Після сумісної дії великих доз радіації і введення фториду натрію протягом 6-ти місяців пригнічуються пластичні процеси –синтез РНК і білків (глобулінів і гістонів).
Вперше отримані результати, що свідчать про профілактичний і терапевтичний ефект певного комплексу АО (в-каротину, б-токоферолу, аскорутину, унітіолу) в умовах ізольованого та сполученого впливу радіації і фториду натрію. Комплекс АО попереджає або корегує глибокі порушення процесів ПОЛ, енергетичного метаболізму і тим самим послаблює розвиток інтоксикації і збільшує резистентність організму.
Практичне значення отриманих результатів. В зв’язку з тим, що проблеми профілактики і лікування пострадіаційних ушкоджень, флюорозу і вплив фтору на розвиток променевої патології недостатньо вивчені, отримані результати становлять не тільки теоретичний, але й практичний інтерес. Вони можуть бути використані для теоретичного обґрунтування застосування АО в клінічній практиці при дії радіації і інтоксикації фторидами.
Запропонований комплекс АО, який значно корегує порушення, що виникають при дії іонізуючої радіації і фториду натрію. Показано, що під його впливом істотно зростає виживання тварин –на 36-40 %. Виявлені найбільш оптимальні, в плані ефективності, терміни застосування комплексу АО при сполученому впливі іонізуючої радіації і хронічного надходження фториду натрію в організм.
Отримані результати впроваджені в навчальний процес на кафедрах патологічної фізіології, загальної гігієни та екології, екстремальної та військової медицини, клінічної фармакології, медичної радіології Харківського державного медичного університету та Української медичної стоматологічної академії. Запропоновано спосіб профілактики дії іонізуючого випромінювання (патент України № 10765А), спосіб лікування та профілактики фтористої інтоксикації (патент України № 10766А).
Особистий внесок здобувача. Дисертація виконана самостійно. Автором визначені напрямки, мета та задачі дослідження, проаналізована література за темою дисертації, виконані експериментальні та біохімічні дослідження, статистична обробка одержаних даних, аналіз і узагальнення отриманих результатів, сформульовані висновки і практичні рекомендації, написана і оформлена дисертація.
Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертації доповідались і обговорювались на підсумкових наукових конференціях Української медичної стоматологічної академії (1991 –); на науково-практичній конференції "Фтор. Проблеми екології, біології, медицини, гігієни" (Полтава, 1993); Пленумі науково-медичного товариства патофізіологів України "Клітинні і молекулярні механізми розвитку патологічних процесів" (Львів, 1993); на ІІІ Міжнародному симпозіумі "Системно-антисистемна регуляція у живій і неживій природі" (Київ, 1993); Міжнародній науковій конференції "Індивідуальна анатомічна мінливість органів, систем, тканин людини і її значення для практики" (Полтава, 1993); Республіканській науковій конференції "Актуальні питання стоматології дитячого віку і ортодонтії" (Полтава, 1993); V Конгресі Світової Федерації Українських лікарських товариств (Дніпропетровськ, 1994); ІІ з’їзді радіобіологів України з міжнародною участю (Дніпропетровськ, 1995); ІІ міжнародному симпозіумі "Гигиена физических факторов окружающей и производственной среды" (Київ, 1995); Першому національному з’їзді фармакологів України "Сучасні проблеми фармакології" (Полтава, 1995); ІІ Національному конгресі патофізіологів України, присвяченому 100-річчю з дня народження академіка АМН СРСР, чл.-кор. АН УРСР М.М. Сиротиніна (Київ, 1996); Всеукраїнській науково-методичній конференції з проблем природничих наук (Полтава, 1998); Пленумі Українського товариства патофізіологів України "Механізми розвитку патологічних процесів" (Чернівці, 1998); ІІІ Національному конгресі патофізіологів України з міжнародною участю, присвяченому 100-річчю з дня народження академіка АМН СРСР М.М. Горєва (Одеса, 2000); І з’їзді токсикологів України (Київ, 2001); на засіданні Вченої ради Інституту експериментальної радіології НЦРМ України (Київ, 2002); IV Національному конгресі патофізіологів України з міжнародною участю (Чернівці, 2004).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 47 наукових праць, з них 22 статті у фахових виданнях, що входять до переліку ВАК України (9 без співавторів), отримано 2 Деклараційні патенти України, 23 роботи –у матеріалах і тезах конференцій, конгресів, симпозіумів, пленумів та з’їздів.
Структура та обсяг дисертації. Матеріали дисертаційної роботи викладено на 262 сторінках друкованого тексту і складаються зі вступу, огляду літератури, розділу матеріалу та методів досліджень, 4 розділів власних досліджень, аналізу та узагальнення отриманих даних, висновків, практичних рекомендацій, списка літератури, який містить 477 назв, з них 314 –вітчизняних та 163 –іноземних авторів. Дисертаційна робота ілюстрована 16 малюнками та 70 таблицями (обсяг 16 сторінок).
Матеріал і методи дослідження. Експериментальні дослідження проведені на 619 щурах лінії Вістар, різної статі, масою 170-210 г. Тварини знаходились в умовах віварію, на звичайному режимі, затвердженому для віваріїв наукових закладів Статутом Української асоціації з біоетики та нормативам GLP.
За 24 години до експериментів щурів позбавляли їжі, але доступ до води був вільним. Потім під гексеналовим наркозом у тварин відбирали шприцом кров із серця і після декапітації вилучали печінку.
Робота виконувалась у 18 серіях дослідів. В першу серію входили інтактні тварини (контрольна серія). У другій серії досліджували дію радіації при щоденному фракційному г-опроміненні в дозі 0,008 Гр за допомогою гамма-кобальтової гармати “Агат-2” (Со). Сумарна доза на протязі місяця складала 0,25 Гр. Вплив радіації в третій серії досліджували при опроміненні в дозі 0,016 Гр; сумарна доза на протязі місяця складала 0,5 Гр. В четвертій серії тварин піддавали 3-х разовому опроміненню (1-й день –,5 Гр, 2-й день - 2,5 Гр і 3-й день - 2 Гр); сумарна доза на протязі 3-х днів складала 7 Гр. П’ята, шоста і сьома серії складались із тварин, яким на протязі 1-го, 3-х і 6-ти місяців вводили перорально фторид натрію у вигляді 0,1 % водного розчину через спеціальний зонд із розрахунку 10 мг/кг маси тварини. Вказана доза фтору вибрана з метою відтворення моделі хронічної фтористої інтоксикації (А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, 1981). В восьму і дев’яту серії входили тварини, яким вводили фторид натрію на протязі місяця і піддавали щоденному тотальному опроміненню в дозі 0,008 і 0,016 Гр. Сумарна доза на протязі місяця складала, відповідно, 0,25 і 0,5 Гр. В десятій, одинадцятій і дванадцятій серіях опромінення проводили після одно-, трьох- і шестимісячного введення фториду натрію; сумарна доза на протязі трьох днів складала 7 Гр. У тринадцятій серії були тварини, яким вводили комплекс АО, що включав: в-каротин в/м із розрахунку 5 мг/кг маси тварини; унітіол –в/м 5 мг/кг; б-токоферол –перорально 20 мг/кг; аскорутин –перорально 50 мг/кг –на протязі 1-го і 2-го тижня кожного місяця, щоденно, на фоні хронічного надходження фториду натрію (6 місяців). До чотирнадцятої серії входили тварини, яким АО вводили протягом двох тижнів після 6-ти місяців хронічної фтористої інтоксикації. П’ятнадцяту серію складали тварини, яким на протязі двох тижнів вводили АО, після чого піддавали опроміненню в сумарній дозі 7 Гр на протязі 3-х діб. У шістнадцятій серії були тварини, яким вводили АО протягом двох тижнів після опромінення (сумарна доза протягом трьох днів складала 7 Гр). В сімнадцятій серії досліджували вплив цього комплексу АО на фоні хронічної фтористої інтоксикації (6 місяців), а потім тварин піддавали опроміненню в сумарній дозі 7 Гр. Вісімнадцята серія - введення комплексу АО після 6-тимісячного введення фториду натрію і впливу іонізуючої радіації.
Визначали показники ПОЛ і АОЗ в сироватці крові і тканинах печінки: рівень малонового діальдегіду (МДА) - за методом Ю.А. Владимирова, А.І. Арчакова (1972) на фотоелектроколориметрі КФК-2 (довжина хвилі 540 нм); активність супероксиддисмутази (СОД) - за методом О.С. Брусова, А.М. Герасимова, Л.Ф. Панченко (1976) на КФК-2 (довжина хвилі 490 нм); активність каталази –за методом О.Г. Архипової (1988). Церулоплазмін в сироватці крові визначали за методом В.Г. Колба, В.С. Камишнікова (1976; 1982). Перекисний гемоліз еритроцитів визначали за методом В.Ф. Спіричева (1979); вміст холестерину в сироватці крові –за методом В.В. Меньшикова (1987), дієнові кон’югати –за методом О.Н. Воскресенського і співавт. (1972).
Тканині екстракти готували згідно з рекомендаціям H.V. Bergmeyer (1974). Вміст аденозинтрифосфату (АТФ) визначали за методом Е. Beutler (1975), аденозиндифосфату (АДФ) та аденозинмонофосфату (АМФ) в тканинах печінки –за методом D. Jaworek (1974) на спектрофотометрі СФ-16 (довжина хвилі 340 нм). Енергетичний потенціал розраховували за формулою D.E. Atkinson (1968). Вміст неорганічного фосфату (НФ) визначали за методом П.П. Мешкової та С.Е. Северіна (1950), креатинфосфату (КФ) - за методом Е.Ф. Соніна (1960).
Тканинне дихання і окисне фосфорилювання досліджували за методикою B. Chance i G.R. Williams (1955) на полярографі LP-7Е за допомогою закритого платинового електрода Кларка, розраховували швидкість мітохондріального дихання в метаболічних станах 3 та 4 за Чансом. Розрахунок дихального контролю (ДК) проводили за відношенням швидкості фосфорилюючого дихання до швидкості контрольованого дихання: ДК= V/V, коефіцієнт ефективності фосфорилювання АДФ/О - за відношенням кількості АДФ до кількості кисню, що поглинався за період фосфорилювання АДФ. Концентрацію циклічних нуклеотидів визначали за методом A.Z. Steiner et al. (1972).
Ядра з печінки тварин виділяли за методом D.M. Gill (1965), глобуліни визначали за методом І.Б. Збарського та Г.П. Георгієва (1959), гістони –E.W. Johns і A.V. Butter (1962). Сумарну РНК виділяли фенольно-термічним методом, описаним Г.П. Георгієвим і В.П. Мант’євою (1962).
Експериментальні дані обробляли варіаційно-статистичним методом з використанням критерію Ст’юдента- Фішера на комп’ютері IBM PCAT-486.
Результати дослідження та їх аналіз. 1. Стан окиснювального метаболізму при впливі іонізуючої радіації. Проведені дослідження виявили, що після впливу іонізуючого випромінювання концентрація МДА в печінці до інкубації знижувалась при дозі опромінення 0,25 Гр на 20,2 %, 0,5 Гр –на 46,5 %, але збільшувалась при дозі 7 Гр на 61,3 %. Рівень МДА після інкубації зменшувався при дозі 0,25 Гр на 23,8 %, 0,5 Гр –на 46,7 %, а при дозі 7 Гр зростав на 78,1 % порівняно з контролем. Це, ймовірно, пов’язано з компенсаторним підвищенням антиоксидантного потенціалу в печінці при дії малих доз опромінення.
Активність СОД зростала при всіх дозах опромінення: на 77,1 % при 0,25 Гр, на 102,9 % - при 0,5 Гр, а при 7 Гр –на 60,5 %. Активність каталази збільшувалась при дозі 0,25 Гр –на 132,1 %, 0,5 Гр –на 163,0 % і зменшувалась на 52,3 % при дозі 7 Гр. Відомо, що СОД знаходиться у взаємозв’язку з активністю антиоксидантного ферменту - каталази, яка індукується на генному рівні пероксидом водню [В.А. Барабой, Д.А. Сутковий, 1997]. Вона забезпечує каталазу субстратом, а остання регенерує кисень для потреб клітини. Проте, замість зростання активності каталази після опромінення в дозі 7 Гр спостерігалось її зниження.
В крові концентрація МДА зростала до інкубації при всіх дозах: при 0,25 Гр –на 93,4 %, при 0,5 Гр –на 115,0 % і при 7 Гр –на 66,0 %, а після інкубації збільшувалась на 97,9 %, 104,7 % і 78,1 % відповідно. Концентрація дієнових кон’югатів атерогенних ліпопротеїдів при дії випромінювання в дозі 7 Гр підвищувалась на 34,4 %.
Таким чином, навіть невеликі дози (0,25 Гр) іонізуючого випромінювання на протязі місяця вдвічі збільшували вміст продуктів пероксидації у крові. В результаті посилення процесів пероксидації збільшувався перекисний гемоліз еритроцитів, відповідно дозам на 31,8 %, 61,8 % і 50,3 %. В зв’язку з порушенням рецепторів до ліпопротеїдів низької щільності у сироватці крові зростала концентрація холестерину –на 105,4 % при дозі 0,25 Гр, на 94,5 % - при 0,5 Гр та на 76,7 % - при 7 Гр. В тканинах печінки відбувалися зміни, які порушували синтез і секрецію в кров церулоплазміну. Його концентрація зменшувалась відповідно на 20,5 %, 41,3 % і 32,2 %. Активність СОД, як субстратіндуцибельного ферменту, зростала при всіх дозах випромінювання: при дозі 0,25 Гр - на 90,7 %, 0,5 Гр –на 99,0 %, 7 Гр –на 50,9 %. Але при цьому відмічалось зниження активності каталази, відповідно на 53,6 %, 33,6 % і 42,5 %).
Зміни вмісту церулоплазміну та холестерину вказують на порушення функцій печінки. Дуже різке зростання концентрації МДА може бути пов’язане з посиленням процесів пероксидації в крові, в інших органах, з яких МДА надходить до крові, а також з порушенням процесів окислення МДА в кислоти за участю альдегіддегідрогенази в тканинах печінки. Слід зазначити, що найбільші глибокі зміни вивчених показників крові спостерігались при дозі 0,5 Гр, а менш виражені –при 7 Гр. Отже, ступінь змін показників ПОЛ в крові, в першу чергу, пов’язана з тривалістю дії радіації, а, по-друге, з її дозою.
Таким чином, проведені дослідження свідчать про те, що малі дози радіації –,25 Гр та 0,5 Гр –сприяють розвитку адаптивно-компенсаторних процесів в печінці, а доза 7 Гр різко знижує компенсаторно-метаболічні процеси в ній і пригнічує її функцію. Отже, великі дози спричиняють глибокі зміни метаболізму в печінці, а малі –у крові.
При опроміненні змінювався і енергетичний метаболізм в печінці. Так, концентрація АТФ знижувалась –на 64,8 % (р<0,01) при дозі 0,25 Гр, на 79,3 % (р<0,001) –при 0,5 Гр і на 32,2 % (р<0,01) –при 7 Гр, що свідчило про порушення синтезу та підвищене витрачання макроергів. При цьому, знижувалась концентрація АДФ –на 40,0 % (р<0,02) при дозі 0,25 Гр, на 39,2 % (р<0,01) - при 0,5 Гр а при 7 Гр –на 23,4 % (р<0,05). Концентрація АМФ збільшувалась на 46,3 % (р<0,01) при дозі 0,25 Гр і на 60,2 % (р<0,01) –при дозі 0,5 Гр, що вказувало на порушення аденілатциклазної реакції, а при дозі 7 Гр її концентрація знижувалась на 29,8 % (р<0,01), що свідчить про розпад макроергів.
Вміст КФ зменшувався при всіх дозах іонізуючого опромінення, відповідно на 43,9 %, 55,7 %, 34,6 %. В цей час концентрація НФ зростала (на 40,0 %, 50,9 % і 25,8 %), отже, при цьому зростав вміст фосфорильованих форм. Те, що знижується синтез АТФ, підтверджує зменшення швидкості ендогенного дихання мітохондрій –на 37,6 % (р<0,01) при дозі 7 Гр і коефіцієнту ефективності фосфорилювання –на 15,3 % (р<0,05). Відомо, що окислювальне фосфорилювання локалізоване на внутрішній мембрані мітохондрій; можливо, що воно страждає від випромінювання в результаті пероксидації і від цього порушується електронно-транспортний ланцюг, і окиснення роз’єднується з фосфорилюванням [В.П. Кухар, А.И. Луйк, 1991; М.М. Дружина та співавт., 2000].
Далі результати наших досліджень показали, що концентрація циклічного 3-5-аденозинмонофосфату (цАМФ) в тканинах печінки збільшувалася на 30,9 % (р<0,01) при дозі 0,25 Гр, на 44,1 % (р<0,01) –при 0,5 Гр і знижувалась на 36,9 % (р<0,01) при 7 Гр. Таким чином, малі дози опромінення викликають ефекти, подібні стресу, з включенням аденілатциклазної системи, а великі - знижують вміст цАМФ і пригнічують ферментативні катаболічні процеси, що може бути пов’язано з порушенням структури рецепторів та самої плазматичної мембрани. Концентрація циклічного 3-5-гуанозинмонофосфату (цГМФ) знижувалась на 17,0 % при дозі 0,25 Гр, на 28,2 % (р<0,05) –при 0,5 Гр і збільшувалась на 36,1 % (р<0,01) при 7 Гр. Активація гуанілатциклази могла бути пов’язана із зростанням продукції вільних радикалів, спроможних активізувати фермент, пов’язаний з активацією пероксидного окислення в печінці.
В тканинах печінки при дозі 7 Гр знижувалась концентрація РНК на 44,5 % (р<0,01), глобулінів - на 32,1 % (р< 0,01), гістонів - на 26,4 % (р<0,03), що, можливо, було пов’язане з гальмуванням синтезу білків.
Таким чином, отримані результати свідчать про те, що при дії іонізуючого випромінювання спостерігаються глибокі порушення процесів пероксидації, біоенергетики і регуляції.
2. Стан окиснювального метаболізму при впливі фториду натрію. При введенні щурам фториду натрію протягом одного, трьох і шести місяців відмічалось прогресивне підвищення концентрації МДА в крові до інкубації –на 8,3 % на кінець 1-го місяця, на 26,2 % - 3-го місяця, на 51,4 % - 6-го місяця у порівнянні з інтактними тваринами. Після 1,5 годинної інкубації концентрація МДА у крові збільшувалась на 30-й день на 23,8 % (р< 0,01), на 90-й день –на 43,7 % (р<0,01) і на 180-й день –на 62,1 %. Перекисний гемоліз еритроцитів зростав, відповідно на 22,9 %, 35,9 % і 48,9 %. Концентрація холестерину підвищувалась на кінець 1-го місяця на 14,3 %, 3-го місяця –на 27,3 % і 6-го місяця –на 32,3 %.
Таким чином, при надлишковому введенні фториду натрію постійно активізувалась оксидантна здатність нейтрофілів, внаслідок чого прогресивно зростала концентрація вторинних продуктів пероксидації і ступінь деструкції еритроцитарної мембрани. У відповідь на посилення процесів пероксидації відбувалась активація СОД. Її активність збільшувалась на 30-й день на 22,2 % (р<0,05), на 90-й день –на 46,3 % (р<0,02), на 180-й день –на 59,2 % (р<0,01). Однак, активність іншого субстратіндуцибельного ферменту –каталази, напроти, прогресивно знижувалась: після 1-го місяця на 10,0 %, третього –на 31,5 %, шостого –на 47,3 % у порівнянні з контролем. Це могло бути пов’язано з інгібуючою дією фториду на каталазу.
Відомо, що печінка синтезує білки сироватки крові, серед яких антиоксидантними властивостями володіє церулоплазмін [О.А. Санина, Н.К. Бердинских, 1996]. Однак, фторид натрію може гальмувати синтез білків в печінці [О.И. Цебржинский, 1993]. Тому, в динаміці експерименту відзначалось зниження активності церулоплазміну: після першого місяця на 7,7 %, третього –на 23,7 % і шостого –на 29,2 %.
Суперечливим виявився стан процесів пероксидації та АОЗ в тканинах печінки. В динаміці досліджень спостерігалось збільшення концентрації МДА до інкубації у порівнянні з контролем: на 30-й день на 14,7 %, 90-й день –на 68,0 % і на 180-й день –на 20,9 %, а після інкубації вона зростала, відповідно на 17,9 %, 65,4 % і 36,6 %. Активність СОД підвищувалась на 33,8 %, 59,0 % і 43,7 %, а активність каталази знижувалась на 19,2 %, 38,0 % і 46,1 %.
Таким чином, активність каталази, яка інгібується фторидом натрію, прогресивно знижувалась, що вказувало на накопичення фториду в тканинах печінки. Слід зазначити, що пік максимального підвищення концентрації МДА до і після інкубації та активності СОД приходився не на 6-тимісячне введення фториду натрію, а на 3-хмісячне, тобто, спостерігалась певна фазність розвитку процесів ПОЛ.
Далі результати наших досліджень показали, що в печінці тварин підвищувалась концентрація цАМФ: після місячної інтоксикації фторидом натрію на 21,2 % (р<0,05), шестимісячної –на 35,6 % (р<0,02), а концентрація цГМФ зменшувалась на 17,3 % і 23,7 % (р<0,05) відповідно. Можна припустити, що в печінці посилювались катаболічні процеси, так як цАМФ є вторинним мессенджером для реакцій катаболізму. Зниження концентрації цГМФ вказує не тільки на гальмування анаболічних процесів, до яких причетна кальцієва мессенджерна система, але й на зниження продукції оксиду азоту, який активізує гуанілатциклазу в кальцієвому каскаді. Здатність іону фтора активізувати аденілатциклазу відома давно [О.В. Горішна і співавт., 1993].
При надлишковому введенні фториду натрію на протязі одного і шести місяців знижувалась швидкість ендогенного дихання на 16,5 % і 26,2 % (р<0,05). Блокування ротеноном знижувало рівень дихання в 3,4 рази. Але ротенон практично не впливав на різницю між одно- і шестимісячним введенням фториду. В стані 3 за Чансом суттєвої різниці між показниками інтактних тварин і при одномісячній і шестимісячній інтоксикації не виявлено, що вказує на можливість включення адаптаційно-компенсаторних механізмів. При 4 стані за Чансом (контрольне дихання) також не відмічалось суттєвої різниці. Таким чином, дихальний ланцюг знаходився у функціональному стані і синтез АТФ відбувався, судячи по величинам дихального контролю, який знижувався при шестимісячній інтоксикації.
Таким чином, виявлені порушення в дихальному ланцюгу при хронічній фтористій інтоксикації свідчили про порушення окиснювального фосфорилювання. Сума концентрацій аденіннуклеотидів практично не змінювалась після місячної і трьохмісячної інтоксикації, але знижувалась на 19 % після шостого місяця введення фториду. Вміст АТФ в тканинах печінки істотно знижувався в динаміці досліджень: на 30-й день на 15,0 %, на 90-й день –на 36,4 % і 180-й день - на 44,5 %. Отже, можна думати, що або знижувався синтез АТФ, або посилювалось її використання.
Концентрація АДФ в печінці незначно знижувалась після місяця введення фториду, підвищувалась після третього і знижувалась після шостого. Порушувався і метаболізм АМФ в тканинах печінки. Її концентрація збільшувалась на 15,4 %, 23,9 % і 38,0 %, відповідно. Можливо, при цьому порушувалась активність аденілаткінази (міокінази), яка із АТФ і АМФ утворює 2 АДФ. Ця реакція активує підвищення швидкості катаболічних процесів.
Гальмування через інгібування катаболічних процесів, можливо, в деякому ступені послаблювало катаболічний ефект цАМФ і може розглядатися як один із адаптивно-компенсаторних механізмів при фтористій інтоксикації. Зменшення концентрації АТФ і збільшення –АМФ в печінці сприяло зниженню енергетичного потенціалу в усі періоди інтоксикації.
В динаміці інтоксикації концентрація КФ в печінці прогресивно знижувалась (на 12,5 %, 26,3 % і 40,0 %), водночас, у порівнянні з нормою, зростала концентрація НФ (на 10,8 %, 25,6 %, 34,5 %). Таким чином, в результаті хронічної фтористої інтоксикації порушувався енергетичний метаболізм в печінці, що істотно відображалось на її біосинтетичній функції. Після шести місяців введення фториду знижувався на 35,7 % (р<0,01) синтез сумарної РНК в тканинах печінки, водночас на 27,2 % (р<0,05) зменшувалась інтенсивність синтезу глобулінів і на 23,0 % (р<0,01) –гістонів.
Таким чином, в крові і печінці відмічалась активація перекисного окиснювання і ослаблення системи АОЗ. Виявлено, що в печінці цей процес був не однонаправленим, як у крові. Так, максимум активності СОД, концентрації МДА і АДФ приходився на третій місяць, коли спрацьовували компенсаторні механізми. Після шестимісячної інтоксикації синтез АТФ і енергетичний потенціал в тканинах печінки різко зменшувалися, і, можливо, це пов’язано зі зниженням компенсаторних можливостей організму.
3. Стан окиснювального метаболізму при сполученому впливі іонізуючої радіації і фториду натрію. В результаті сумісної дії фториду натрію та іонізуючої радіації (сумарна доза 0,25 Гр) на протязі місяця концентрація МДА в тканинах печінки до і після інкубації знижувалась на 51,2 % і 56,8 %, причому, це зниження було більш вираженим, ніж при ізольованій дії випромінювання. Активність каталази і СОД відповідали значенням при ізольованій дії радіації, тобто, різко зростали у порівнянні з нормою і дією фториду натрію.
Таким чином, в печінці напруженість АОЗ не тільки попереджувала пероксидацію, але й знижувала її рівень. Однак, в крові спостерігалось виражене збільшення обох фракцій МДА, гемолізу еритроцитів на 43,0 %, активності СОД –в 2,5 рази, концентрації холестерину –в 2,2 рази при різкому зниженні активності каталази (на 69,9 %) і концентрації церулоплазміну (на 27,2 %). При порівнянні цих даних з контролями виявлена аналогія з ізольованою дією випромінювання. Однак, сумісна дія давала в крові мінімальну для всіх груп (фторид, радіація) активність каталази і концентрацію церулоплазміну, максимум активності СОД і холестерину. Мабуть, в цьому проявлялась специфіка змін при сумісному впливі фториду і малих доз радіації (0,25 Гр) як в крові, так і в печінці.
Аналогічні за направленістю зміни цих показників в крові й печінці відбувались при сполученій дії фториду натрію і радіації в сумарній дозі 0,5 Гр. Однак, тут виявились деякі особливості, які виражаються в більш різкому зниженні вмісту церулоплазміну –на 48,0 % (р<0,01) в сироватці крові і менш вираженому розвитку гіперхолестеринемії. Це говорить про порушення функції печінки, в результаті чого знижувалась її синтетична функція у відношенні церулоплазміну і холестерину. Таким чином, з підвищенням сумарної дози іонізуючої радіації в умовах фтористої інтоксикації вільнорадикальна патологія була більш виразною в крові, ніж в печінці.
В тканинах печінки при дії сумарної дози 7 Гр на фоні фтористої інтоксикації максимальне збільшення обох фракцій МДА відмічалось після трьох місяців, в той час, як після шести місяців ці показники були близькі до показників одномісячного експерименту, але, якщо приріст МДА за час інкубації після одного і трьох місяців інтоксикації складала 18,8 % і 16,8 %, то після шести місяців –,3 % (р<0,01).
На відміну від малих доз радіації, в цьому випадку різко збільшувався вміст МДА в печінці. Однак, після трьох місяців інтоксикації ці значення при сполученій дії були вищі показників при дії тільки іонізуючого випромінювання. Тільки в кінці шостого місяця приріст МДА був найбільший у порівнянні з аналогічними показниками у контролі, при дії фтору і радіації після одного і трьох місяців затравки. Отже, після 6-го місяця сполученої дії відбувалось виснаження АОЗ, яке виражалось в зниженні активності каталази (майже в 5 разів), що було нижче показників норми, дії радіації і фтористої інтоксикації (1, 3 і 6 місяців). Однак, максимальне зростання активності СОД при сумісній дії спостерігалось після третього місяця інтоксикації, а після шостого воно відповідало величинам при дії тільки радіації і фториду при усіх строках інтоксикації. Таким чином, при великих дозах радіації в умовах хронічної фтористої інтоксикації для печінки провідним пошкоджуючим фактором було випромінювання.
При шести місяцях підвищеного введення фториду, а потім впливі іонізуючого випромінювання концентрація дієнових кон’югатів в крові відповідала такій при ізольованій дії фториду і радіації і була на 53,1 % (р<0,01) вищою за норму. При місячній інтоксикації концентрація МДА до інкубації в крові була максимальною і відповідала величинам контролю, при трьохмісячній –відповідала показникам ізольованої дії фториду і радіації, а при шестимісячній –була дещо вищою величин при дії фториду. Максимальний приріст МДА за час інкубації збільшувався на 55,6 % (р<0,01) на шостий місяць сполученого впливу. Ці показники в два рази перевищували отримані після одного і трьох місяців затравки. Тому можна зробити припущення про розвиток пероксидації як при сумісній дії, так і при гіперфторозі і опроміненні, що приводило до виснаження антиоксидантного резерву. Примітно те, що на відміну від малих доз, синдром пероксидації розвивався як у крові, так і в тканинах печінки.
Рівень перекисного гемолізу еритроцитів зростав на 58,2 % (р<0,01) незалежно від строків впливу. Причому, ці показники були близькими до таких при ізольованій дії фтору протягом усіх трьох строків. Мабуть, після шести місяців порушувалась синтетична і детоксикаційна функція печінки, про що свідчив мінімальний вміст церулоплазміну і збільшення гемолізу еритроцитів. При сумісній дії спостерігалось прогресивне зниження активності каталази і підвищення активності СОД у крові в динаміці спостережень.
Таким чином, синдром пероксидації в крові, очевидно, компенсувався активністю СОД, однак, в умовах зниження активності каталази накопичувався перекис водню, який пошкоджував клітини.
Далі результати наших досліджень показали, що в печінці змінювався стан енергетичного метаболізму при сполученій дії фториду і випромінювання в дозі 0,25 Гр. Про це свідчило виразне зниження концентрації АТФ на 58,7 % (р<0,01), АДФ –на 29,1 % (р<0,05), КФ –на 47,2 % (р<0,01) і підвищення вмісту АМФ на 57,1 % (р<0,01), НФ –на 42,2 % (р<0,01) у порівнянні з контролем. При цьому концентрації АТФ і АДФ були меншими за такі при дії фториду натрію, але більшими у порівнянні з опромінюванням.
Схожі зміни спостерігались при дії радіації в сумарній дозі 0,5 Гр. Концентрація АТФ знижувалась на 68,5 % (р<0,01), АДФ –на 50,4 % (р<0,001), КФ –на 61,2 % (р<0,001). Однак, концентрації АТФ при сумісній дії були достовірно вищими величин при ізольованому опроміненні, але істотно нижчими таких при дії фториду. Крім того, підвищувався рівень АМФ на 71,0 % (р<0,001), НФ –на 51,5 % (р<0,01) у порівнянні з інтактними тваринами і у порівнянні з сумісним впливом при дозі 0,25 Гр. Але дія тільки радіації більш істотно позначалась на зниженні концентрації АТФ. Таким чином, при сполученій дії фториду і випромінювання на енергетику в печінці провідна роль належала радіації.
В тканинах печінки після одного, трьох і шести місяців затруєння і великих дозах опромінення (7 Гр) концентрація АТФ знижувалась в меншій мірі у порівнянні з нормою і сумісним впливом при дозах 0,25 і 0,5 Гр. Однак, в динаміці сполученої дії при дозі 7 Гр прогресивно знижувався вміст АТФ, але після місячної сумісної дії з дозою 0,5 Гр зниження концентрації АТФ складало 68,5 % (р<0,01), а після 6-ти місяців з 3-хденним опромінюванням в сумарній дозі 7 Гр –,8 % (р<0,01). Можна думати, що сполучена дія з малими дозами викликає більш глибокі зміни енергетичного метаболізму, ніж при 6-тимісячній сумісній дії з 1,5 і трьохразовою більшою дозою опромінення.
При дослідженні процесів окиснювального фосфорилювання в тканинах печінки під впливом іонізуючої радіації в дозі 7 Гр після місячного введення фториду натрію спостерігались значні зміни функціонального стану мітохондрій. Швидкість ендогенного дихання мітохондрій в печінці знижувалась на 42,2 % (р<0,01), тобто в 1,7 рази у порівнянні з контролем і в 1,5 рази у порівнянні з впливом фториду натрію. Швидкість дихання в присутності ротенону знижувалась на 23,0 % (р<0,02), дихальний контроль –на 26,3 % (р<0,05), коефіцієнт фосфорилювання АДФ/О - на 19,4 % (р<0,05) у порівнянні з контролем. При цьому, отримані дані близькі до величин, одержаних при ізольованому опромінені. Звідси можна зробити висновок про те, що провідним фактором в порушенні споживання кисню в даних умовах була радіація.
При дослідженні інтенсивності окиснювального фосфорилювання в печінці під впливом опромінення в дозі 7 Гр після 6-тимісячного введення фториду натрію погіршувався функціональний стан мітохондрій в порівнянні з даними місячного експерименту. Спостерігалось достовірне зниження швидкості ендогенного дихання мітохондрій на 49,6 % (р<0,01), швидкості дихання в присутності ротенону –на 28,0 % (р<0,01). Погіршувались і біоенергетичні показники мітохондрій. Дихальний контроль знижувався на 33,0 % (р<0,01), коефіцієнт ефективності фосфорилювання –на 24,2 % (р<0,01). Хоча достовірних відмін між величинами цих серій не було, однак, абсолютні величини 6-тимісячного експерименту були, практично нижчими, ніж одномісячного. Видно, токсична дія порівняно невисоких доз фториду натрію в хронічному експерименті компенсується посиленим виведенням або депонуванням його в твердих тканинах, тому, переважаючим фактором є дія радіації.
Далі результати наших досліджень показали, що при сумісній дії фториду і радіації в сумарних дозах 0,25 і 0,5 Гр на протязі місяця спостерігалось підвищення концентрації цАМФ. Причому, це підвищення було пов’язане зі зростанням дози випромінювання як при ізольованому опроміненні, так і при сумісній дії. Навпаки, концентрація цГМФ в тканинах печінки знижувалась на 34,6 % (р<0,05) у порівнянні з контролем, що свідчило про те, що процеси катаболізму переважали над процесами анаболізму. Зовсім інша ситуація спостерігалась після першого та шостого місяця впливу фториду і опромінення в дозі 7 Гр. Концентрація цАМФ знижувалась, в середньому, на 23,6-26,4 %, а цГМФ підвищувалась на 11-14 % у порівнянні з нормою. Можна припустити, що чинились не тільки порушення трансдукції сигналу, але й виснаження гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової системи. Отже, порушувалась рецепторна регуляція метаболізму печінки і знижувалась її адаптивно-компенсаторна здатність. Звідси –порушення вмісту церулоплазміну і холестерину в сироватці крові, зменшення синтезу АТФ і зниження, взагалі, синтетичної функції печінки. Останнє підтверджується зниженням в печінці синтезу сумарної РНК на 58,2 % (р<0,01), глобулінів –на 46,3 % (р<0,01), гістонів –на 38,5 % (р<0,02) після сполученої дії.
Таким чином, в результаті проведених досліджень виявлено, що при сумісній дії хронічної фтористої інтоксикації і малих і великих доз випромінювання посилювалось вільнорадикальне перекисне окиснювання в крові і печінці, в результаті чого порушувалось окиснювальне фосфорилювання, а нестача АТФ, в свою чергу, приводила до порушення синтезу сумарної РНК і білків в клітинах печінки і змінювала рівень цАМФ і цГМФ.
Оскільки одним з пускових механізмів порушення метаболізму як при інтоксикації, так і при дії радіації є посилення процесів пероксидації, для корекції цих порушень ми вибрали вплив комплексу АО.
4. Вплив комплексу антиоксидантів на окиснювальний метаболізм при хронічному введенні фтору, впливі іонізуючої радіації і сполученій їх дії. При введенні комплексу АО (в-каротину, б-токоферолу, аскорутину і унітіолу) на фоні хронічного введення фториду натрію (6 місяців) в тканинах печінки концентрація МДА до і після інкубації і активність СОД знижувались у порівнянні з введенням фториду натрію, а активність каталази збільшувалась. Отже, антиоксидантний комплекс гальмував розвиток процесів пероксидації і зниження рівня АОЗ.
У крові спостерігались аналогічні зміни: гальмування процесів пероксидації і посилення АОЗ. Вміст церулоплазміну в крові наближався до значень контролю, однак, вміст холестерину залишався на рівні інтоксикації. Таким чином, введення комплексу АО на фоні хронічної інтоксикації знижувало розвиток процесів пероксидації в крові і печінці.
Після 6-тимісячної фтористої інтоксикації і дії того ж комплексу АО протягом двох тижнів після затруєння, спостерігалась тенденція до нормалізації концентрації МДА до і після інкубації в тканинах печінки. Однак, активність СОД в печінці, концентрація дієнових кон’югатів в крові, гемоліз еритроцитів, активність каталази і СОД, вміст церулоплазміну залишались на рівні контролю на інтоксикацію, а вміст МДА у крові до і після інкубації знижувався відносно норми. Комплекс АО попереджував надлишкове утворення повторних продуктів ПОЛ. Таким чином, введення комплексу антиоксидантів після 6-ти місяців фтористої інтоксикації гальмувало розвиток пероксидації і зниження АОЗ в печінці, але не в крові.
Далі наші дослідження показали, що при введенні на протязі двох тижнів АО і опромінення на протязі трьох днів після введення комплексу (сумарна доза 7 Гр) в тканинах печінки показники параметрів, які досліджувались, займали проміжне положення між значеннями норми і контролю на радіацію, що вказувало на коригуючий ефект АО. У крові таку ж тенденцію до нормалізації мали значення активності каталази, концентрації церулоплазміну, холестерину і МДА до і після інкубації. Величини перекисного гемолізу еритроцитів, дієнових кон’югатів і СОД залишались на рівні показників при опроміненні, що, можливо, було пов’язано з його несприятливою дією на кровотворення. Отже, попереднє введення комплексу АО перед опроміненням проявляло частковий протекторний ефект.
Після трьохденного опромінення в сумарній дозі 7 Гр, а потім введення комплексу АО на протязі двох тижнів загальна направленість змін збігалася з такою попередньої серії експериментів. Однак, зниження вмісту МДА (до і після інкубації крові і тканин печінки) і холестерину було менш вираженим. Активність СОД в крові і тканинах печінки, вміст церулоплазміну і дієнових кон’югатів в сироватці крові практично зберігали значення контролю на опромінення. Отже, введення комплексу АО після опромінення виявилось менш ефективним, ніж при превентивному введенні.
Введення комплексу АО на фоні 6-тимісячного введення фториду і наступного опромінення приводили до істотного зниження обох фракцій МДА (до і після інкубації), активності СОД, підвищення активності каталази в тканинах печінки. В крові рівень гемолізу еритроцитів і холестерину істотно не змінювався. Вміст МДА до інкубації, рівень дієнових кон’югатів знижувалися в бік норми. Достовірно наближалась до норми концентрація МДА після інкубації, церулоплазміну, активність каталази і СОД. В тканинах печінки зростали, але не досягали норми, концентрації АТФ і КФ, однак, концентрації АДФ, АМФ і НФ залишались на рівні таких при опроміненні без введення антиоксидантів.
Таким чином, попереднє введення комплексу АО виявляло коригуючий ефект. Особливо важлива тенденція до нормалізації вмісту в тканинах печінки АТФ і КФ. Це говорить про стабілізацію АО мітохондріальної мембрани, де локалізується окиснювальне фосфорилювання.
Введення комплексу АО після 6-тимісячної фтористої інтоксикації сприяло частковій, але менш виразній, ніж в попередній серії експериментів, нормалізації досліджених параметрів. У крові величини перекисного гемолізу еритроцитів, вміст МДА до інкубації, дієнових кон’югатів, холестерину, церулоплазміну, активність каталази і СОД не знижувались у порівнянні з сумісною дією фториду і радіації. І тільки концентрація МДА після інкубації дещо знижувалась. Таким чином, введення комплексу АО при дії іонізуючої радіації після фтористої інтоксикації чинило захисний ефект в печінці, але не в крові.
В цілому, наші експериментальні дослідження дозволили виявити, що вплив надлишку фторидів і іонізуючої радіації викликав активацію процесів пероксидації. Встановлено, що пік порушень при фтористій інтоксикації був найбільшим після 3-го місяця введення фториду в організм. Виявлений також той факт, що роздрібний вплив малих доз випромінювання викликає більш глибокі зміни в крові, ніж великих доз на протязі трьох днів (сумарна доза 7 Гр).
Проведені дослідження дозволили також встановити, що при опроміненні порушується синтез сумарної РНК, гістонів і глобулінів в тканинах печінки, що свідчить про метаболічні порушення в умовах опромінення, які зачіпають фундаментальні клітинні механізми. Радіація і підвищене надходження фториду натрію в організм знижують швидкість ендогенного дихання, синтез АТФ, сприяють роз’єднанню окиснювального фосфорилювання.
При сумісній дії випромінювання і фториду натрію виявлено домінуючий вплив радіації, як провідного патогенетичного фактора. Домінуючий вплив радіації при сумісній дії активізує пероксидацію, знижує активність АОЗ, пригнічує ендогенне дихання, синтез АТФ, РНК і білків.
Таким чином, одним з провідних механізмів сумісного впливу фториду натрію і радіації є посилення ПОЛ і зниження АОЗ. Паралельне застосування комплексу АО попереджало розвиток фтористої інтоксикації, глибоких порушень енергетичного метаболізму, процесів ПОЛ, пероксидації, підвищувало резистентність до сполученої дії фториду і випромінювання.
Висновки
У дисертації наведене нове рішення наукової проблеми механізмів ізольованого і сполученого впливу на організм двох екологічних факторів - іонізуючої радіації і фтору, надане теоретичне обґрунтування профілактичної і коригуючої дії певного комплексу антиоксидантів в цих умовах.
АНОТАЦІЯ
Костенко А.Г. Стан окиснювального метаболізму при дії на організм іонізуючої радіації, надлишкового надходження фториду натрію та його корекція антиоксидантами. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук за спеціальністю 14.03.04 –патологічна фізіологія. –Харківський державний медичний університет МОЗ України, Харків, 2006.
Дисертація присвячена дослідженню стану окиснювального метаболізму при ізольованій і сполученій дії на організм іонізуючої радіації та фториду натрію і його корекції антиоксидантами.
Виявлено, що зміни перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ), антиоксидантного захисту (АОЗ) в печінці і крові залежать від доз радіації, фториду натрію і їх сумісної дії. Малі дози іонізуючої радіації і фториду натрію переважно стимулюють АОЗ в тканинах і призводять до деякого накопичення продуктів ПОЛ в крові; великі дози пригнічують АОЗ і викликають накопичення продуктів ПОЛ в крові і, особливо, в тканинах печінки.
Встановлено, що під впливом іонізуючої радіації і фториду натрію спостерігається істотне зниження концентрації АТФ і, відповідно, енергетичного потенціалу. При цьому спостерігається певна залежність у динаміці між концентраціями АТФ, цАМФ і цГМФ. Після сумісної дії великих доз радіації і введення фториду натрію протягом 6-ти місяців пригнічуються пластичні процеси –синтез РНК і білків (глобулінів і гістонів) в печінці.
Результати досліджень свідчать про профілактичний і терапевтичний ефект застосування певного комплексу антиоксидантів (-каротину, -токоферолу, аскорутину, унітіолу) за експериментально розробленою схемою в умовах ізольованого та сполученого впливу радіації і фториду натрію. Комплекс антиоксидантів попереджає або корегує глибокі порушення процесів ПОЛ, енергетичного метаболізму і тим самим послаблює розвиток інтоксикації і збільшує резистентність організму.
Ключові слова: іонізуюча радіація, хронічна фториста інтоксикація, перекисне окиснення ліпідів, антиоксидантний захист, енергетичний обмін, окиснювальний метаболізм, антиоксиданти.
Костенко А.Г. Состояние окислительного метаболизма при воздействии на организм ионизирующей радиации, повышенного поступления фторида натрия и его коррекция антиоксидантами. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности 14.03.04 –патологическая физиология. –Харьковский государственный медицинский университет МЗО Украины, Харьков, 2006.
Диссертация посвящена исследованию состояния окислительного метаболизма при изолированном и сочетанном воздействии на организм ионизирующей радиации и фторида натрия и его коррекции антиоксидантами.
Экспериментальные исследования были проведены на 619 крысах линии Вистар в 18 сериях опытов. Состояние окислительного метаболизма и репаративных процессов в тканях и крови оценивали биохимическими, радиобиологическими и статистическими методами исследования.
Исследовали активность перекисного окисления липидов (ПОЛ), антиоксидантной защиты (АОЗ) в печени и крови, а также изменение энергетического метаболизма, в частности, окислительного фосфорилирования, активность аденилатциклазной системы, показатели тканевого дыхания, синтез РНК и белков (глобулинов и гистонов) в печени.
Выявлено, что изменения ПОЛ и АОЗ в печени и крови зависят от доз радиации, фторида натрия и их сочетания. Малые дозы ионизирующей радиации и фторида натрия преимущественно стимулируют АОЗ в тканях и приводят к некоторому накоплению продуктов ПОЛ в крови; большие дозы угнетают антиоксидантную систему и вызывают накопление продуктов ПОЛ в крови и, особенно, в печени.
Установлено, что под влиянием ионизирующей радиации и фторида натрия наблюдается существенное снижение концентрации АТФ и, соответственно, энергетического потенциала. При этом, наблюдается определенная зависимость в динамике между концентрациями АТФ, цАМФ и цГМФ. Радиация и повышенное поступление фторида натрия в организм снижают скорость эндогенного дыхания, дыхательный контроль, концентрацию АДФ, креатинфосфата и повышают концентрацию цАМФ и неорганического фосфора. При сочетанном воздействии ионизирующей радиации и фторида натрия доминирующее влияние в отношении активации ПОЛ и снижения АОЗ оказывает радиация, которая нарушает метаболизм энергетических фосфатных соединений, угнетая тканевое дыхание, синтез АТФ, РНК и белков.
После сочетанного воздействия больших доз радиации и введения фторида натрия в течение 6-ти месяцев угнетаются пластические процессы –синтез РНК и белков (глобулинов и гистонов) в печени.
Введение определенного комплекса антиоксидантов (АО), включающего: -токоферол, -каротин, аскорутин и унитиол, на фоне хронического поступления фторида натрия (6 месяцев) предупреждает развитие процессов пероксидации и снижение АОЗ: концентрация малонового диальдегида (до и после инкубации) и активность супероксиддисмутазы в печени и крови снижаются, активность каталазы повышается. АО, оказывая специфическое действие, усиливают неспецифическую резистентность организма. В крови концентрация церулоплазмина приближается к норме.
Предварительное введение комплекса АО до облучения оказывает существенное профилактическое действие на прооксидантно-антиоксидантный гомеостаз: наблюдается тенденция к нормализации концентрации малонового диальдегида (до и после инкубации), активности каталазы и СОД в печени. В крови после облучения концентрация церулоплазмина, холестерина, активность каталазы приближаются к норме . Выявлено, что введение комплекса АО после облучения менее эффективно, чем превентивное его применение. Положительный эффект проявляется преимущественно в печени и менее –в крови.
Параллельное введение фторида натрия (в течение 6-ти месяцев) и комплекса АО с последующим облучением вызывает выраженную тенденцию к нормализации параметров ПОЛ и АОЗ, а также оказывает корригирующее влияние на энергетический метаболизм. При этом существенно снижается концентрация МДА (до и после инкубации), активность СОД и повышается активность каталазы в печени. Достоверно нормализуется содержание МДА (до и после инкубации), церулоплазмина, активность каталазы и СОД в крови. Корригирующее влияние на окислительное фосфорилирование способствует ресинтезу макроэргических соединений.
Результаты исследований свидетельствуют о профилактическом и терапевтическом эффекте применения данного комплекса АО по экспериментально разработанной схеме в условиях изолированного и сочетанного воздействия радиации и фторида натрия. Комплекс АО предупреждает или корригирует глубокие нарушения процессов ПОЛ, энергетического метаболизма и тем самым ослабляет развитие интоксикации и повышает резистентность организма.
Ключевые слова: ионизирующая радиация, хроническая фтористая интоксикация, перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита, энергетический обмен, окислительный метаболизм, антиоксиданты.
ABSTRACT
Kostenko A.G. State of oxidative metabolism under the influence of ionizing radiation, exessive intake of sodium fluoride and its correction with antioxidants. –А мanuscript.
Thesis for a Doctor of Medical Sciences degree in Speciality 14.03.04 –Pathologic Physiology. - Kharkiv State Medical University, Ministry of Public Health of Ukraine, Kharkiv, 2006.
The dissertation is devoted to studying of the oxidative metabolism state under isolated and coupled influence of ionizing radiation and sodium fluoride on the organism and its correction with antioxidants.
It has been revealed that the сhanges of lipid peroxidation (LP), antioxydant protection (AOP) in liver and blood depends on doses of radiation and sodium fluoride and their coupled influence. The little doses of radiation and sodium fluoride stimulate mainly AOP in tissues and result in certain accumulation of lipid peroxidation products in blood. The large doses suppresse AOP and result in accumulation LP products in blood and especially in tissues.
It has been found out that under influence of ionizing radiation and sodium fluoride considerable decreasing of ATP concentration and thus energy quotient is observed. It has been noticed certain dependence on dynamics between ATP, cAMP and cGMP concentrations. After coupled influencing of large doses of radiation and administering of sodium fluoride during 6 months plastic processes as RNA and protein (globulins and histons) in the liver have been suppressed.
The results of the research testify to preventive and therapeutic effects of the applying of the antioxidant complex (в-carotin, б-tocopherol, ascorutinum, unithiolum) according to designed scheme under conditions of isolated and coupled influence of radiation and sodium fluoride. The antioxidant complex prevent or correct considerable disorders of LP, energy metabolism and so as decreases of the intoxication development and increases body resistance.
Key words: ionizing radiation, chronic sodium fluoride intoxication, lipid peroxidation, antioxidant protection, energy metabolism, oxidative metabolism, antioxidants.