Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

SYSTEM OXIDATIVE STRESS AND BIOCHEMICAL MARKERS OF THE DAMAGE OF INTERNAL ORGANS

Dzugkoev S.G. 2 Mozhaeva I.V. 2 Gigolaeva L.V. 1 Tedtoeva A.I. 2 Takoeva E.A. 2 Dzugkoeva F.S. 2 Margieva O.I. 2
1 North Ossetian State Medical Academy of the Ministry of Health of the Russian Federation
2 Institute of Biomedical Research of Vladikavkaz Scientific Center of RAS and the Government of North Ossetia-Alania
Cobalt Chronic intoxication caused by parenteral administration of 6 mg/kg body weight of cobalt chloride rats «Wistar», leading to generation of reactive oxygen species induce lipid peroxidation in red cell membranes , kidney homogenates, hepatic and myocardial tissues. Thus there is a suppression of the activity of superoxide dismutase, catalase and whereas ceruloplasmin concentration increased. Lipid peroxidation and its metabolites is likely to disrupt production of nitric oxide and its bioavailability, which is accompanied by the development of endothelial dysfunction, which is the pathogenetic link the cytoplasmic membrane damage internal organs: kidneys, liver and myocardium. This is evidenced by decreased activity Na + , K + -ATPase in homogenates of internal organs and increases in the serum activity of organ-specific enzymes: ALT, AST, glutamyltransferase and excretory – alkaline phosphatase.
nitric oxide
lipid peroxidation
antioxidant system
the kidney
hepar
myocardium
1. Bondarenko L.V. Geneticheskaja toksikologija, Jekologicheskaja genetika. 2007. T.5. no. 1. pp. 39–41.
2. Burdin N.V., Grebennikova V.V., Lebedev V.I., Mongush A.A., Burdin V.N. Kobal’t-nikelevye arsenidnye rudy i problemy biojekologii, Uspehi sovremennogo estestvoznanija. 2008. no. 7. pp. 64–64.
3. Dzugkoev S.G., Takoeva E.A., Mozhaeva I.V., Dzugkoeva F.S., Bitarova Zh.R. Biohimicheskie markery disfunkcii jendotelija pri jeksperimental’nom saharnom diabete. 2 mezhdunarodnaja nauchno-prakticheskaja konferencija «Vysokie tehnologii, fundamental’nye i prikladnye issledovanija v fiziologii i medicine». Sankt-Peterburg. 2011. Tom 3. pp. 131–133.
4. Dzugkoeva F.S., Gigolaeva L.V., Mozhaeva I.V., Dzugkoev S.G., Takoeva E.A., Drjaev V.T., Kusova A.R. Biohimicheskie i funkcional’nye pokazateli disfunkcii jendotelija u krys s hronicheskoj kobal’tovoj intoksikaciej. Vladikavkazskij mediko-biologicheskij vestnik. 2012. Vol. 23. T. 15. рp. 43–47.
5. Kamyshnikov V.S. Opredelenie soderzhanija (aktivnosti) ceruloplazmina. Spravochnik po kliniko-biohimicheskoj laboratornoj diagnostike. Minsk. 2003. T. 2. pp. 71–79.
6. Koroljuk M.A., Ivanova L.I., Majorova I.G. Metod opredelenija aktivnosti katalazy. Laboratornoe delo, 1988. no. 1. pp. 16–19.
7. Metel’skaja V.A., Gumanova N.G. Oksid azota: rol’ v reguljacii biologicheskih funkcij, metody opredelenija v krovi cheloveka. Laboratornaja medicina. 2005. no. 7. pp. 19–24.
8. Ohrimenko S.M., Gur’eva N.Ju., Kaliman P.A. Adaptacija fermentov lipidnogo i azotistogo obmena u krys pri oksidativnom stresse, vyzvannom soljami kobal’ta i rtuti. Vestnik Har’kovskogo nacional’nogo universiteta im. V.N.Karazina. Serija: biologija. 2005. no. 1–2. pp. 56–60.
9. Asakawa T., Matsushita S. Coloring conditions of thiobarbituricacid test, for detecting lipid hydroperoxides. Lipids. 1980. Vol. 15. pp. 137–140.

Избыточное поступление в организм кобальта индуцирует перекисное окисление липидов и способствует формированию окислительного стресса, сопровождающегося дисфункцией эндотелия, повреждением биологических макромолекул, мембранных структур клеток и ферментов [8]. Принимая на себя влияние солей тяжелых цветных металлов, эндотелий становится прямой мишенью для повреждения, и эндотелиальная дисфункция играет патогенетическую роль в повреждении мембран клеток внутренних органов в условиях окислительного стресса.

Цель исследования – изучение биохимических и функциональных показателей гемодинамических нарушений и повреждений внутренних органов при кобальтовой интоксикации.

Материал и методы исследования

Для реализации данной цели исследования проведены на крысах-самцах линии «Wistar» одной возрастной группы (10–14 мес.), массой 220–250 г. У экспериментальных крыс моделировали кобальтовые ангиопатии парентеральным введением хлорида кобальта в дозе 6 мг/кг веса животного в течение месяца.Содержание крыс в виварии и проведение экспериментов соответствовали «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных», разработанным и утвержденным МЗ СССР (1977 г.), а также принципам Хельсинкской декларации (2000 г.). В эксперименте мы исследовали следующие показатели: интенсивность ПОЛ в эритроцитах, гомогенатах почечной, печеночной и миокардиальной тканей по данным изменения концентрации МДА, определяемого колориметрическим методом с тиобарбитуровой кислотой [9]; состояние антиокислительной системы (АОС) оценивали по активности каталазы [6] и СОД по методу аутоокисления адреналина, концентрацию церулоплазмина (ЦП) в сыворотке крови – метод Равина [5]. Изучали активность Na+, K+-АТФ-азы в корковом и мозговом слоях почечной, а также в печеночной и миокардиальной тканях по приросту неорганического фосфора в среде инкубации по методу Scou ТС (1957). Содержание в плазме крови стабильных суммарных конечных метаболитов оксида азота (NO2– и NO3– или NOx) исследовали с помощью реактива Грисса в реакции деазотирования, согласно модифицированному экспресс-методу [7]. Для оценки активности органоспецифических ферментов определяли в крови активность трансаминаз (AлАT, AсАT), ГГТП и щелочной фосфатазы наборами фирмы «Витал».

Статистическую обработку результатов проводили методом вариационной статистики, принимая во внимание вариации динамических рядов, и оценивали корреляцию, учитывая ее достоверность по стандартным таблицам (Л.С. Каминский) с использованием программы статанализа «Statistika 6.0 for Windows» фирмы «Stat Soft, Juc» и «Microsoft Office Excel 2003».

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ полученных результатов по определению содержания кобальта в плазме крови и моче выявил прямые корреляционные связи между дозой вводимого хлорида кобальта и содержанием в плазме крови (r = +0,66) при подкожном введении хлорида кобальта в течение месяца (r = +0,61) и в моче в течение 1 месяца после введения соли (r = +0,72). На фоне хронической интоксикации хлоридом кобальта в дозе 6 мг/кг развивается окислительный стресс, который приобретает системный характер, повышается концентрация МДА в эритроцитах, гомогенатах почечной, печеночной и миокардиальной тканей сравнительно с контрольной группой (рис. 1).

pic_14.wmf

pic_15.wmf

Рис. 1. Изменение биохимических показателей крови и внутренних органов на фоне интоксикации хлоридом кобальта

Анализ данных активности ферментов АОС организма показал, что в условиях оксидативного стресса у крыс с интоксикацией хлоридом кобальта в течение 1 месяца выявляется снижение активности СОД в крови (p < 0,001), тогда как активность каталазы и концентрация церулоплазмина существенно возрастают (p < 0,001) (рис. 2).

На фоне развившегося системного оксидативного стресса у крыс с кобальтовой интоксикацией снижается концентрация в сыворотке крови суммарных метаболитов NO (рис. 2). Корреляционный анализ показал наличие отрицательной сильной связи между повышением МДА в крови и снижением концентрации суммарных метаболитов NO (r = –0,74).

Эти изменения метаболизма NO и продукты ПОЛ способствуют развитию эндотелиальной дисфункции, нарушению проницаемости клеточных мембран внутренних органов: почек, печени и миокарда. Об этом свидетельствуют данные угнетения активности мембранного фермента Na+, K+-АТФ-азы в корковом и мозговом слоях почечной ткани, а также в гомогенатах печени и миокарда (рис. 3).

pic_16.wmf

pic_17.wmf

Рис. 2. Активность ферментов АОС в условиях кобальтовой интоксикации у крыс

pic_18.wmf

Рис. 3. Активность Na+, K+-АТФ-азы внутренних органов у крыс с экспозицией хлоридом кобальта

pic_19.wmf

pic_20.wmf

Рис. 4. Активность ферментов сыворотки крови в условиях экспериментальной кобальтовой интоксикации

Биохимическими маркерами повышения проницаемости клеточных мембран являются изменения активности ферментов сыворотки крови. В результате активации ПОЛ происходит нарушение проницаемости клеточных мембран кардиомиоцитов и гепатоцитов, повышение в крови активности трансаминаз: АлАТ, АсАТ, мембранного фермента – ГГТП и экскреторного щелочной фосфатазы (рис. 4).

Заключение

При хронической кобальтовой интоксикации в течение 1 месяца отмечается развитие системного окислительного стресса, который сопровождается снижением содержания суммарных метаболитов NO и повреждением клеточных мембран внутренних органов – почек, печени и миокарда по данным угнетения активности Na+, K+-АТФ-азы. Другим показателем нарушения проницаемости цитоплазматических мембран внутренних органов является повышение в сыворотке крови следующих ферментов: АлАТ, АсАТ, ГГТП и щелочной фосфатазы. Участие дисфункции эндотелия в нарушении функциональной способности внутренних органов установлено в нашей лаборатории в других исследованиях [3].

Рецензенты:

Брин В.Б., д.м.н., профессор, зав. отделом физиологии и патологии висцеральных систем, ФГБУН «Институт биомедицинских исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства РСО‒Алания», г. Владикавказ;

Джиоев И.Г., д.м.н., профессор, зав. центральной научно-исследовательской лабораторией, ГБОУ ВПО «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Владикавказ.

Работа поступила в редакцию 04.06.2014.