Біохімічні механізми впливу Кадмію на кисень-транспортну функцію крові тварин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут біології тварин НААН

УДК 546.48:577.12:611.018.51

БІОХІМІЧНІ МЕХАНІЗМИ ВПЛИВУ КАДМІЮ НА КИСЕНЬ-ТРАНСПОРТНУ ФУНКЦІЮ КРОВІ ТВАРИН

03.00.04 - біохімія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Жиліщич Юстина Василівна

Львів 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Львівському національному аграрному університеті Міністерства аграрної політики та продовольства України.

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор Антоняк Галина Леонідівна, Львівський національний університет імені Івана Франка, професор кафедри конструктивної географії і картографії.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Рівіс Йосип Федорович, Інститут біології тварин НААН, головний науковий співробітник лабораторії екологічної фізіології та якості продукції;

доктор сільськогосподарських наук, професор Цехмістренко Світлана Іванівна, Білоцерківський національний аграрний університет, завідувач кафедри органічної та біологічної хімії.

Захист дисертації відбудеться “15”червня 2011 р. о 12⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01 в Інституті біології тварин НААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. Василя Стуса, 38.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту біології тварин НААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. Василя Стуса, 38.

Автореферат розісланий “14” травня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О. І. Віщур

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Проблема забруднення навколишнього середовища Кадмієм, що є одним із наслідків інтенсифікації промислового й аграрного виробництва, нині набула особливої актуальності. Зростання вмісту цього металу в ґрунтах України та інших країн упродовж останніх десятиріч супроводжується нагромадженням Cd²⁺ в сільськогосподарській продукції та кормах, збільшенням загрози здоров'ю людини і тварин (Медведев В. В., 2002; Мусієнко М. М., 2004; Федорук Р. С., Ковальчук І. І., 2007; Wang B. et al., 2008).

Відомо, що надходження Cd²⁺ пов'язане з екологічним ризиком для організму через кумулятивну його токсичність щодо органів і систем, призводить до зниження інтенсивності росту і продуктивності тварин (Jдrup L., 2002; Гонський Я. І., Чорна М. В., 2008; Bernard, 2008; Цехмістренко C. I. зі співавт. 2010). Це негативно впливає на ефективність тваринницької галузі (Розпутній О. І., 1999; Дяченко Л. С., Николенко І. Л., 2001; Поліщук А. А., Булавкіна Т. П., 2009). Тому необхідне вивчення біохімічних процесів, що лежать в основі зумовлених Кадмієм метаболічних розладів і порушень життєвих функцій організму тварин. Особливо важливо з'ясувати вплив Cd²⁺ на газотранспортну функцію крові, якій належить головна роль у забезпеченні аеробних ланок метаболізму молекулами Оксигену. Ця функція визначається, з одного боку, інтенсивністю еритропоезу та синтезу гемоглобіну, а з іншого - метаболізмом в еритроїдних клітинах, cкерованим на підтримання стабільності плазматичних мембран і регуляцію властивостей кисень-транспортного білка (Стародуб Н. Ф., Назаренко В. И., 1987; Ерстенюк Г. М., 2004; Hoffbrand А. V., 2006). Однак вплив Кадмію на кисень-транспортну функцію крові тварин з'ясований недостатньо. Не вивчені видові відмінності в реакції системи еритропоезу на дію металу, особливості метаболічної відповіді еритроїдних клітин кровотворної тканини і крові на тривале надходження Сd²⁺ в низьких концентраціях, що зумовлює актуальність таких досліджень.

Водночас важливим є з'ясування можливості попередження й корекції зумовлених Cd²⁺ метаболічних порушень у крові сільськогосподарських тварин. Зокрема, це стосується кролівництва, щo поширене в малих фермерських господарствах, де трапляється забруднення кормів Кадмієм (Вакуленко И. С., 1998; Дубинка І. А., Микитин М. А., 2003; Федорук Р. С. зі співавт., 2007). Перспективне в цьому напрямі застосування вітаміну Е - потужного антиоксиданта, який проявляє ще й регуляторні ефекти в організмі тварин (Влізло В. В. зі співавт., 2007; Гунчак А. В. зі співавт., 2007; Cerecetto Н., 2007).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою наукових досліджень кафедри екології та біології Львівського національного аграрного університету (наукова держбюджетна тема „Розробити системи моніторингу природного середовища в умовах сільськогосподарського виробництва”, затверджена Міністерством аграрної політики України, № державної реєстрації 0100U002334), де автор вивчала вплив Cd²⁺ та вітаміну Е на еритропоез і метаболізм у клітинах тварин. Цитологічні дослідження виконані під час стажування у Вроцлавському аграрному університеті (Польща) в рамках наукової співпраці з цим закладом.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було з'ясувати особливості впливу Cd²⁺ за тривалого надходження у формі CdCl₂ (3 мг/кг) на кисень-транспортну функцію крові тварин (кролі, білі щури), проаналізувати біохімічні механізми, що лежать в основі адаптаційної відповіді системи еритрона на тривалий вплив Cd²⁺, з'ясувати можливість попередження шкідливих ефектів Кадмію в клітинах крові введенням вітаміну Е (б-токоферолу).

Для досягнення поставленої мети виконували такі завдання:

· дослідити вплив катіонів Кадмію на інтенсивність еритропоезу, синтез гемоглобіну та кисень-транспортну функцію в організмі тварин визначенням динаміки еритроцитів та інших гематологічних показників у кролів і щурів, яким вводили CdCl₂ впродовж 28 діб;

· дослідити вплив Cd²⁺ на деякі ланки катаболізму моносахаридів і систему прооксиданти-антиоксиданти в еритроїдних клітинах аналізом активності ферментів енергетичного обміну й антиоксидантної системи, вмісту продуктів пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) в клітинах кісткового мозку й еритроцитах кролів і щурів за тривалого введення CdCl₂;

· дослідити вплив вітаміну Е на синтез гемоглобіну, ферментну активність і процеси ПОЛ в еритроїдних клітинах кісткового мозку і крові, з'ясувати механізм коригувального впливу б-токоферолу на функціональний стан клітин системи еритропоезу тварин за умов отруєння Кадмієм.

Об'єкт дослідження: біохімічні механізми впливу Кадмію та вітаміну Е (б-токоферолу) на еритропоез і кисень-транспортну функцію крові тварин.

Предмет дослідження: еритропоез і кисень-транспортна функція гемоглобіну, енергетичний метаболізм, пероксидне окиснення ліпідів і стан антиоксидантної системи в клітинах кісткового мозку та еритроцитах тварин за експериментального введення хлориду кадмію та б-токоферолу.

Методи дослідження: біохімічні (спектрофотометричні), цитологічні, статистичні. еритропоез катіон кадмій тварина

Наукова новизна одержаних результатів. У роботі вперше проаналізовано біохімічні механізми порушень у кисень-транспортній функції крові та функціональній активності еритроїдних клітин в організмі кролів і щурів у динаміці 28-добового введення CdCl₂ (3 мг/кг маси). Показано, що під впливом Кадмію пригнічується синтез гемоглобіну, прискорюється старіння еритроцитів і порушується стабільність мембран внаслідок стимуляції процесів пероксидного окиснення ліпідів та інгібування активності ферментів антиоксидантної системи і пентозофосфатного шунту гліколізу. Установлено особливості адаптаційної відповіді системи еритрону на тривале надходження Cd²⁺ в організм тварин. Вперше показано відмінності в метаболічних реакціях еритроїдних клітин кісткового мозку і крові на отруєння катіонами Кадмію, сприйнятливості клітин кролів і щурів до оксидативного стресу і впливу вітаміну Е. Експериментально доведено коригувальний вплив б-токоферолу на кисень-транспортну функцію крові за умов тривалого надходження Кадмію.

Практичне значення одержаних результатів. Установлені результати поглиблюють наукові положення про біохімічні механізми впливу важких металів на організм тварин різних видів і коригувальну дію б-токоферолу за умов отруєння Кадмієм. Отримані дані можуть бути використані для виявлення порушень у кровотворній системі, пошуку шляхів їх профілактики за тривалого надходження Cd²⁺, розробки засобів для попередження хворобливих станів у тварин за умов вирощування їх на територіях, забруднених важкими металами.

Результати дисертаційної роботи використовуються в курсах лекцій з біохімії, екологічної біохімії, екологічної токсикології та екології людини на кафедрі екології та біології Львівського національного аграрного університету.

Особистий внесок здобувача. Відповідно до мети і завдань дисертаційної роботи автор самостійно здійснила аналіз літературних джерел, виконала експериментальну частину, статистично опрацювала результати, сформулювала основні висновки роботи, написала та оформила всі розділи дисертації. Аналіз результатів та їх інтерпретацію, підготовку до друку публікацій за матеріалами дисертації здійснено разом із науковим керівником. Окремі дослідження виконано за участю співавторів публікацій, на що вказується в авторефераті.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи були представлені на ІХ Українському біохімічному з'їзді (Харків, 2006); VІ Конференції ім. Я. Парнаса “Molecular mechanisms of cellular signalling” (Краків, 2007); IV Конференції молодих вчених “Physiology and вiochemistry of аnimal nutrition” (Варшава, 2007); ІІ Загальнопольській молодіжній науковій конференції “Young scientists - for agricultural practice” (Жешув, 2006); III Міжвузівській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених (Житомир, 2007); III Міжнародній науковій конференції студентів i аспірантів „Молодь та поступ біології” (Львів, 2007); IV міжнародній науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених „Наука. Молодь. Екологія” (Суми, 2008); звітних конференціях аспірантів і здобувачів Львівського національного аграрного університету (Дубляни, 2005 - 2009 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 20 наукових праць, з яких 7 - статей (3 в наукових вісниках, 3 в науково-технічних бюлетенях, 1 в науковому журналі) у виданнях, що входять до переліку фахових видань ВАК України, 13 - в інших журналах, збірниках матеріалів і тез науково-практичних конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 166 сторінках друкованого тексту (основна частина займає 123 сторінки), складається з таких розділів: вступ, огляд літератури, матеріали і методи досліджень, результати досліджень, аналіз та узагальнення результатів, висновки, практичні рекомендації, список використаних джерел, що налічує 376 найменувань (з них 105 - праці українською та російською мовами, 271 - іншими мовами), додаток (1). Дисертація містить 24 таблиці на 15 сторінках та 17 рисунків на 8 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури

Проаналізовано сучасні наукові дані щодо розповсюдження Кадмію в навколишньому середовищі, вмісту цього елемента в сільськогосподарській продукції та рослинних кормах, абсорбції, акумуляції та біохімічних ефектів Сd²⁺ в організмі тварин. Охарактеризовано функціональну активність системи еритропоезу, наведено відомості щодо її порушень під впливом Кадмію.

Матеріали та методи досліджень

Дослідження виконані на кролях-самцях породи Шампань двомісячного віку масою 1,2-1,3 кг та безпородних білих щурах-самцях масою 150-170 г., яких утримували за умов віварію. Тваринам згодовували стандартний комбікорм із необмеженим доступом до води. Загалом у роботі використано 22 кролі і 110 щурів. Експерименти та евтаназію здійснювали з дотриманням вимог “Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних і наукових цілей” (Страсбург, 1985).

Дослідження здійснено в три етапи. На першому етапі використовували білих щурів, у яких моделювали стан хронічного отруєння Кадмієм і вивчали вплив Сd²⁺ на еритропоез і показники метаболізму в клітинах кісткового мозку та еритроцитах. На другому етапі вивчали вплив Сd²⁺ на вміст гемоглобіну та метаболічні процеси в еритроцитах кролів. На третьому етапі з'ясовували можливість корекції вітаміном Е порушень у кисень-транспортній функції крові та прооксидантно-антиоксидантному балансі в еритроцитах тварин.

Виконуючи перший етап роботи, щурів поділили на 11 груп по 5 тварин у кожній (контрольна і 10 дослідних) залежно від умов експерименту. Щурам чотирьох дослідних груп (Д1-Д4) щодоби вводили в шлунок розчин CdCl₂ (3 мг/кг маси) впродовж, відповідно, 7, 14, 21 і 28 діб. Щурам груп Д5 і Д6 вводили в шлунок б-токоферолу ацетат (100 мг/кг) щодоби впродовж трьох діб і аналізували тварин групи Д5 через 24 год., а Д6 - через 7 діб після останнього введення препарату; тваринам групи Д7 вводили вітамін Е (100 мг/кг) упродовж трьох діб, а через 11 діб знову вводили його у цій дозі впродовж трьох діб, аналізували тварин через 24 год. після останнього введення б-токоферолу. Щури груп Д8-Д10 отримували вітамін Е за такою самою схемою, як із груп Д5-Д7 разом із введенням CdCl₂ (3 мг/кг) щодоби. Отримані дані порівнювали з контролем і результатами досліджень впливу CdCl₂ в тій самій дозі (групи Д1-Д3). Щурам контрольної групи (К) внутрішлунково вводили 0,85% NaСl за аналогічною схемою.

Матеріал для досліджень (кров, кровотворна тканина кісткового мозку) відбирали, відповідно, під час і після декапітації тварин під ефірним наркозом.

Під час виконання другого етапу сформували чотири групи кролів - контрольну (К, 7 особин) і три дослідні (Д1-Д3, по 5 тварин у кожній). Кролям групи Д1 щодоби вводили в шлунок розчин CdCl₂ (3 мг/кг маси) упродовж 21 доби. Через 7-му, 14-ту і 21-шу добу після початку введення CdCl₂ у тварин відбирали кров для аналізу з вушної вени. Кролям групи Д2 вводили в шлунок вітамін Е (100 мг/кг) щодоби впродовж 9 діб, аналізуючи кров з вушної вени через 3 і 9 діб експерименту. Кролям групи Д3 щодоби вводили в шлунок розчин CdCl₂ (3 мг/кг) упродовж 21-ї доби і, крім того, починаючи з 12-тої доби досліду, вводили вітамін Е (100 мг/кг) щодоби. У тварин цієї групи кров з вушної вени отримували через 14-ту і 21-шу добу після початку експерименту. Кролям контрольної групи вводили впродовж 21-ї доби 0,85% NaСl і отримували кров на тих самих стадіях досліджень, що в тварин дослідних груп.

Для проведення аналітичних досліджень еритроцити виділяли з гепаринізованої крові стандартним методом (Неменова Ю. М., 1976). Популяції еритроцитів різного віку отримували фракціонуванням суспензій клітин у градієнті густини сахарози (Сибірна Н. О., Великий М. М., 1997). Метод базується на змінах плавучої густини еритроцитів під час дозрівання та старіння (Noble N. A. et al. 1989; Sherman I. W. et al., 2004). Відносний вміст клітин кожної фракції визначали на основі спектрофотометричного аналізу.

Кровотворну тканину кісткового мозку виділяли зі стегнових кісток тварин, застосовуючи фізіологічний розчин, який містив лактозу, ЕDТА і Mg²⁺ (Стародуб Н. Ф., Назаренко В. И. 1987). Проводили диференціальне центрифугування суспензій клітин у градієнті густини суміші фіколу і верографіну (Freshney R. I., 1987; Сибирная Н. А. с соавт. 1991). Фракцію, збагачену еритробластами на 80 - 90 %, використовували для досліджень.

Лізис еритроцитів проводили додаванням бідистильованої води, a клітин кісткового мозку - 2,5 мМ фосфатного буферу (рН 7,5) з подальшим триразовим заморожуванням-відтаванням у рідкому азоті. Лізати еритроцитів і клітин кісткового мозку центрифугували при 10 000 g впродовж 15 і 30 хв, відповідно, на рефрижераторній центрифузі.

Кількість еритроцитів визначали цитологічно (Козловская Л. В., Николаев А. Ю., 1984), гематокрит - за допомогою мікроцентрифуги МЦГ-8, а вміст гемоглобіну - ціанметгемоглобіновим методом (Кушаковский М. С., 1968). Стійкість еритроцитів до гемолізу аналізували методом кислотних еритрограм (Чернецкий Г. А., 2002). Вміст продуктів ПОЛ досліджували в реакції з тіобарбітуровою кислотою (ТБК-активні продукти) в позбавленому від білків екстракті клітин (Коробейников Е. Н., 1989).

Супероксиддисмутазну активність (СОД, КФ 1.15.1.1) визначали за рівнем інгібування ферментом процесу відновлення нітросинього тетразолію за наявності NADH і феназинметасульфату (Дубинина Е. Е. с соавт., 1983), глутатіонпероксидазну (КФ 1.11.1.9) - за інтенсивністю окиснення глутатіону в присутності гідропероксиду третинного бутилу (Моин В. М., 1986), а глутатіонредуктазну (КФ 1.6.4.2) - за рівнем відновлення глутатіону в присутності NADPН (Goldberg D. M., Spooner R. J., 1983).

Ферментну активність на окремих стадіях катаболізму моносахаридів досліджували в лізатах клітин кісткового мозку й еритроцитів, застосовуючи спектрофотометричні методи, що базуються на поєднанні систем окиснення і відновлення нікотинамідних коферментів (Bergmeyer H., Grassl M., 1983). Реакції проводили в 0,05 M трис-HCl буфері, що містив 510^-4 М ЕDТА (рН 8,0). Піруваткіназну активність (КФ 2.7.1.40) визначали за наявності фосфоенолпірувату, ADP, NADН, K⁺ і Mg²⁺ та ферменту лактатдегідрогенази (Bergmeyer H. U., Bernt E., 1974); лактатдегідрогеназну (ЛДГ, КФ 1.1.1.27) - за наявності пірувату натрію, NADH і Mg²⁺ (Chapman R. et al., 1962), глюкозо-6-фосфатдегідрогеназну (Г-6-ФДГ, КФ 1.1.1.49) - за наявності глюкозо-6-фосфату, NADP⁺ і Mg²⁺ (Deutsch J., 1983). Аналізуючи бісфосфогліцеромутазну активність (КФ 2.7.5.4) в середовище вносили фруктозо-1,6-дифосфат, NaD⁺, 3-фосфогліцерат і ферменти фруктозобісфосфат-альдолазу та гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназу (Oesper Р., 1955). Активність ферментів перераховували на 1 мг білка. Вміст білка визначали методом Лоурі (Lowry O. H. et al., 1951).

Статистичну обробку результатів проводили, враховуючи критерій Стьюдента, з використанням стандартних комп'ютерних програм. Задіяна апаратура проходила метрологічний контроль.

Результати досліджень та їх обговорення

Вплив Кадмію на еритропоез і синтез гемоглобіну в організмі тварин. У процесі досліджень установлено, що за умов тривалого надходження через травний тракт Кадмій впливає на еритропоез і кисень-транспортну функцію крові в організмі тварин. Віддзеркаленням метаболічних і функціональних змін у клітинах системи еритропоезу є динаміка низки гематологічних показників (кількість еритроцитів і відносний вміст їх популяцій, гематокрит, концентрація гемоглобіну) у кролів і щурів, які аналізували через 7, 14, 21, 28 діб після початку введення СdCl₂. Однак ці показники у кролів і щурів характеризуються різною чутливістю до дії Cd²⁺. Так, кількість еритроцитів і показник гематокриту крові щурів зменшується лише на 21-шу добу досліду (р<0,05). Це супроводжується зниженням вмісту гемоглобіну в крові щурів на 21-шу і 28-му доби експерименту на 24 % (р<0,01) і масового вмісту цього білка в еритроцитах (р<0,05). Аналізуючи динаміку вмісту гемоглобіну в крові кролів, виявили виразніші зміни, а саме: істотне зменшення показника, починаючи з 14-тої доби введення СdCl₂ (р<0,001), до 54 % на 21-шу добу досліду (р<0,001).

Одним із найпомітніших ефектів Кадмію є зміни в популяційному складі еритроцитів, що полягають, головним чином, у збільшенні частки старих клітин у крові щурів груп Д2-Д4 порівняно з контрольною групою (р<0,05-0,001). Прискорення старіння еритроцитів супроводжується змінами функціональних властивостей мембран, на що вказує аналіз кінетики гемолізу цих клітин у кислому середовищі. Так, на еритрограмах тварин дослідних груп максимум зміщується вліво від контролю, а час гемолізу 50 % еритроцитів у щурів груп Д1, Д2 і Д3 зменшується, відповідно, на 24,3, 40,0 і 52,0 % (р<0,05-0,01).

Отримані результати дають підставу стверджувати про пригнічення Кадмієм еритропоезу і синтезу гемоглобіну, порушення стабільності мембран і прискорення старіння еритроцитів. У механізмах цих ефектів, вірогідно, задіяні різні чинники: порушення синтезу еритропоетину внаслідок пошкодження функцій нирок, дисбаланс у гормональному статусі, зміни в процесах абсорбції Феруму в травному тракті, інгібування активності ферментів синтезу гему та ін. (Horiguchi H. et al., 2000; Ерстенюк Г. М., 2004; Антоняк Г. Л. зі співавт., 2006). Водночас, отримані результати вказують на видові відмінності в уразливості системи транспорту кисню у тварин до тривалого впливу Кадмію.

Вплив катіонів Кадмію на процеси ПОЛ і антиоксидантну систему в еритроцитах і клітинах кісткового мозку тварин. Газотранспортна та інші функції еритроцитів, здатність їх протистояти деформаційним впливам у руслі крові й капілярах визначаються рівнем метаболізму та функціональним станом плазматичних мембран (Franco R. S., 2009). Стабільність останніх значною мірою залежить від динамічної рівноваги між активністю процесів ПОЛ та ензиматичних компонентів антиоксидантної системи в клітинах. Відомо, що Кадмій спричиняє оксидативний стрес у різних типах клітин (Nordberg G. et al., 2007, Антоняк Г. Л. зі співавт., 2010). Результати досліджень свідчать, що клітини системи еритропоезу також проявляють чутливість до дії металу як стресового чинника, що стимулює процеси ПОЛ. На це вказує збільшення вмісту ТБК-активних продуктів в еритроцитах і клітинах кісткового мозку тварин усіх дослідних груп в 1,5-2,1 разу (р<0,05-0,001), хоча загалом зміни цього показника в клітинах крові кролів менші, ніж у клітинах щурів.

Нагромадження продуктів ПОЛ в еритроїдних клітинах щурів, яким вводили Cd²⁺, супроводжується змінами активності ферментів антиоксидантної системи. У щурів груп Д1-Д4 супероксиддисмутазна активність становить, відповідно, 67,0, 57,5, 38,5 і 48,4 % від значень у тварин контрольної групи (р<0,05-0,01). У клітинах кісткового мозку щурів груп Д1-Д3 цей показник зменшується, відповідно, в 1,3, 1,4 і 1,7 рази (р<0,05-0,01).

Зміни каталазної активності в клітинах крові і кісткового мозку щурів неоднакові: в еритроцитах тварин груп Д2 і Д3 фермент інгібується майже в 4 рази (р<0,001), у клітинах кісткового мозку активується на 70 % на початку експерименту, а на 14-ту і 21-шу доби введення Сd²⁺ - пригнічується (р<0,001).

Глутатіонпероксидазна активність в еритроцитах і клітинах кісткового мозку щурів дослідних груп також характеризується різною динамікою. На початковій стадії досліджень цей показник в еритроцитах зменшується на 40 %, а в клітинах кісткового мозку, навпаки, зростає на 47,7 % (р<0,05). Наприкінці досліду у щурів групи Д3 активність ферменту знижується в обох типах клітин (р<0,05-0,01). Ці зміни супроводжуються пригніченням глутатіонредуктазної активності в еритроцитах і клітинах кісткового мозку щурів групи Д1 (р<0,05).

Результати досліджень реакції антиоксидантної системи тварин на дію Кадмію доповнюються даними, отриманими під час експериментів на кролях. Установлено, що відповідь ферментів-антиоксидантів еритроцитів кролів на надходження Cd²⁺ неоднозначна і відрізняється від змін у клітинах крові щурів. Зокрема, СОД активність еритроцитів кролів зменшується на 7-му і 14-ту доби (р<0,05), а каталазна - зростає на 14-ту і 21-шу доби досліду в 3,8 і 3,0 рази (р<0,001). Збільшення каталазної активності за пригнічення СОД, вірогідно, зумовлюється надходженням Н₂О₂ в еритроцити з позаклітинного середовища внаслідок активації процесів ПОЛ в інших органах і тканинах (Winterbourn C., Stern A., 1987). Еритроцити кролів характеризуються й іншою, ніж клітини щурів, динамікою глутатіонпероксидазної активності, яка зростає в 3,3 рази на 14-ту добу введення СdCl₂ (р<0,001), а наприкінці експерименту наближається до значень, відмічених у кролів контрольної групи. Ці зміни супроводжуються пригніченням глутатіонредуктази впродовж дослідного періоду (р<0,05-0,001).

Вплив катіонів Кадмію на деякі ланки енергетичного обміну в еритроцитах і клітинах кісткового мозку тварин. Важливим завданням досліджень було з'ясувати вплив Кадмію на ферменти енергетичного обміну в клітинах тварин. Як відомо, еритроїдним клітинам кісткового мозку та крові притаманні різні типи енергетичного метаболізму (Hoffbrand A. V. et al., 2006). У перших функціонує окиснювальне фосфорилювання, а в еритроцитах молекули АТР утворюються під час анаеробного катаболізму глюкози.

Експериментально встановлено, що активність ферментів, які каталізують окремі стадії катаболізму моносахаридів в еритроїдних клітинах, значно змінюється за надходження в організм тварин катіонів Кадмію. В окремих випадках зміни ферментної активності (як і антиоксидантної, на що вказувалося) не однакові в клітинах кісткового мозку і еритроцитах. Зокрема, в еритроцитах Кадмій активує завершальні ланки гліколізу, про що свідчить зростання піруваткіназної і ЛДГ активності впродовж експерименту (р<0,05-0,001), а в клітинах кісткового мозку - інгібує піруваткіназу (р<0,001). Це може вказувати на використання інших субстратів енергетичного метаболізму.

Водночас глюкозо-6-фосфатдегідрогеназа, каталізатор початкової ланки пентозофосфатного шляху, після введення Кадмію пригнічується в еритроцитах обох видів тварин (р<0,05-0,001) і в клітинах кісткового мозку щурів (р<0,001).

Під час аналізу впливу Кадмію на метаболізм в еритроцитах важливе значення має дослідження бісфосфогліцеромутазної активності, яка визначає рівень утворення 2,3-дифосфогліцерату (2,3-DPG) - алостеричного регулятора кисень-транспортної функції гемоглобіну (Fronticelli С. et al. 1995; Burger P. et al., 2010). Як свідчать отримані результати, активність бісфосфогліцеромутази в еритроцитах щурів груп Д2 і Д3 зменшується під впливом Cd²⁺, відповідно, на 29 і 56% (р<0,05-0,001). Вірогідно, це зумовлює зменшення вмісту 2,3-DPG в клітинах тварин. Установлений ефект може зумовлювати збільшення спорідненості гемоглобіну з молекулами Оксигену. За умов нормоксії це призводить до погіршення оксигенації тканин (Mulquiney P. J., Kuchel P. W., 1997; Hoshikawa M. еt al., 2010). Отже, отримані результати узгоджуються з наявними в наукових джерелах даними щодо інгібування під впливом Cd²⁺ окисних стадій енергетичного метаболізму в клітинах тварин (Jдrup L., 2002).

Вплив вітаміну Е (б-токоферолу) на процеси ПОЛ та активність ферментів в еритроцитах тварин за умов тривалого введення CdCl₂. Для з'ясування можливості попередження та корекції вітаміном Е порушень, зумовлених надходженням Cd²⁺, проводили дослідження впливу б-токоферолу на процес ПОЛ і ферментну активність в еритроцитах тварин, які не зазнавали дії Кадмію і тих, яким упродовж тривалого періоду вводили СdCl₂.

Отримані результати свідчать, що введення вітаміну Е щурам у сумарних дозах 300 і 600 мг/кг і кролям (сумарні дози 300 і 900 мг/кг) істотно не впливає на вміст ТБК-активних продуктів, проте спричиняє зміни активності окремих ферментів-антиоксидантів в еритроцитах тварин. Установлено, що СОД і глутатіонредуктазна активність зростає в клітинах щурів після трьох і шести діб уведення вітаміну Е (сумарні дози, відповідно, 300 і 600 мг/кг) (р<0,05), а в кролів - після трьох діб уведення б-токоферолу (р<0,05). В еритроцитах кролів глутатіонредуктаза активується після 9 діб експерименту (доза б-токоферолу - 900 мг/кг; p<0,05). Глутатіонпероксидазна активність зростала лише в еритроцитах щурів, яким вводили вітамін Е в сумарній дозі 600 мг/кг (на 31 %; р<0,05), та в клітинах кролів за сумарної дози 300 мг/кг (р<0,001). Змін каталазної активності в еритроцитах тварин за введення вітаміну Е не виявлено.

Водночас введення вітаміну Е впродовж трьох діб зумовлює активацію ЛДГ (р<0,05), а впродовж 9 діб - Г-6-ФДГ (р<0,01) в еритроцитах кролів.

Результати досліджень еритроцитів кролів і щурів, яким вводили вітамін Е на тлі отруєння хлоридом кадмію, дають підстави вважати, що в клітинах тварин цих груп оксидативний стрес проявляється менш виразно. Про це свідчить нормалізація вмісту продуктів ПОЛ у клітинах кролів дослідної групи впродовж усього експерименту (див. табл. ) і щурів групи Д8, яким вводили СdCl₂ впродовж семи діб на тлі введення вітаміну Е (сумарна доза б-токоферолу - 300 мг/кг). Водночас в еритроцитах щурів цієї групи рівень ТБК-активних продуктів на 43 % менший, ніж у тварин групи Д1, яким вводили лише СdCl₂ (р<0,05). Подібний ефект виявлено і в інших групах щурів, яким вводили вітамін Е і СdCl₂, а саме: концентрація ТБК-активних продуктів у клітинах щурів груп Д9 і Д10, які отримали б-токоферол у сумарних дозах, відповідно, 300 і 600 мг/кг, була меншою, ніж в еритроцитах щурів груп Д2 і Д3 (яким вводили хлорид кадмію впродовж 14 і 21 доби), (р<0,05).

Таблиця

Вплив б-токоферолу на вміст гемоглобіну, концентрацію ТБК-активних продуктів і активність ферментів в еритроцитах кролів, яким вводили хлорид кадмію (Мm, n=5)

Примітки. У таблиці * - вірогідність різниць між контрольною і дослідними групами тварин (*-р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001); ^# - вірогідність різниць між групами тварин, яким вводили СdCl₂, і групами тварин, яким вводили СdCl₂ + вітамін Е (^#- р<0,05, ^### - р<0,001)

Вплив вітаміну Е на процеси ПОЛ в еритроцитах тварин, отруєних CdCl₂, супроводжується змінами активності ферментів антиоксидантної системи. У клітинах щурів, яким водночас із Кадмієм вводили вітамін Е (групи Д8-Д10), зростала активність СОД (р<0,01-0,001) і глутатіонпероксидази (р<0,05) порівняно зі значеннями, виявленими у тварин, яким вводили лише СdCl₂. Водночас ці показники наближалися до значень, притаманних щурам контрольної групи. В еритроцитах кролів введення вітаміну Е призводило до нормалізації СОД активності впродовж усього періоду досліджень (див. табл.).

Введення вітаміну Е сприяє нормалізації глутатіонредуктазної активності у клітинах щурів груп Д8 і Д10. Водночас у щурів груп Д8 і Д9 цей показник зростає над рівнем, відміченим у щурів груп Д1 і Д2, яким вводили лише СdCl₂ (р<0,01). В еритроцитах кролів активність ферменту нормалізується за сумарної дози токоферолу 900 мг/кг і зростає порівняно з рівнем, виявленим у тварин, яким вводили СdCl₂ впродовж усього експериментального періоду (р<0,01).

За умов введення вітаміну Е виявлено підвищення каталазної активності в еритроцитах щурів груп Д9 і Д10 порівняно з рівнем, притаманним клітинам тварин груп Д2 і Д3, отруєних Кадмієм (р<0,01). У кролів, яким вводили CdCl₂ і вітамін Е, каталазна активність еритроцитів була меншою, ніж у тварин, яким вводили лише СdCl₂ (р<0,05-0,001).

До інших встановлених ефектів б-токоферолу в організмі отруєних введенням Кадмію кролів належать: активація лактатдегідрогенази на 14-ту добу експерименту (р<0,05) та нормалізація Г-6-ФДГ активності в еритроцитах на 21-шу добу досліду; збільшення вмісту гемоглобіну в крові над значенням, виявленим у крові тварин, яким вводили СdCl₂, на 21-шу добу (р<0,05).

Отже, за умов введення б-токоферолу в еритроцитах тварин, які зазнавали отруєння хлоридом кадмію, виявляється цілий спектр метаболічних ефектів залежно від тривалості введення CdCl₂ і вітаміну Е. Однак установлені зміни можуть відігравати важливу роль в адаптаційній відповіді метаболізму еритроцитів на тривале надходження Кадмію та в частковому відновленні функціональних властивостей клітин. Загалом результати досліджень свідчать про важливе значення відповідного забезпечення організму вітаміном Е для корекції зумовлених катіонами Кадмію порушень метаболічної активності в еритроцитах і кисень-транспортній функції крові. Коригувальна дія вітаміну Е зумовлюється, головним чином, антиоксидантною активністю б-токоферолу та впливом на активність ферментів-антиоксидантів у досліджуваних клітинах.

Висновки

У роботі теоретично узагальнено і по-новому виконано наукове завдання - з'ясування окремих ланок біохімічних механізмів впливу Кадмію на кисень-транспортну функцію крові тварин (кролі, білі щури) за аналізом змін інтенсивності еритропоезу, синтезу гемоглобіну, енергетичного метаболізму та прооксидантно-антиоксидантного балансу в клітинах кісткового мозку й еритроцитах за тривалого перорального введення CdCl₂ (3 мг/кг); експериментально доведено можливість корекції зумовлених Кадмієм метаболічних порушень в еритроцитах тварин щодобовим введенням вітаміну Е (100 мг/кг маси).

1. Під впливом Кадмію (за тривалого перорального надходження) у тварин відбуваються порушення в процесах еритропоезу, що проявляються у зменшенні кількості еритроцитів і показника гематокриту крові щурів на 21-шу добу отруєння (р<0,05); збільшенні відносного вмісту старих еритроцитів у крові з 14-тої до 28-мої доби (р<0,05-0,01) і зниженні стійкості клітин до гемолізу з 7-мої до 21-шої доби експерименту (р<0,05-0,01). Введення CdCl₂ зумовлює пригнічення синтезу гемоглобіну, що проявляється у зменшенні вмісту цього білка в крові щурів з 14-тої до 28-мої доби (р<0,01), а в крові кролів - з 14-тої до 21-шої доби досліджень (р<0,001).

2. Катіони Кадмію спричиняють дисбаланс у системі прооксиданти-антиоксиданти в клітинах кісткового мозку та еритроцитах тварин, стимулюючи процеси ПОЛ та змінюючи активність ферментів-антиоксидантів. Введення CdCl₂ зумовлює збільшення вмісту ТБК-активних продуктів в еритроцитах кролів, клітинах кісткового мозку й еритроцитах щурів у всі терміни досліджень, починаючи з 7-мої доби експерименту (р<0,05-0,001).

Вплив Cd²⁺ на антиоксидантну систему в клітинах щурів проявляється в пригніченні супероксиддисмутазної і глутатіонредуктазної активності в клітинах кісткового мозку та еритроцитах упродовж усього періоду введення СdCl₂ (р<0,05-0,001); активації глутатіонпероксидази і каталази в клітинах кісткового мозку та інгібуванні глутатіонпероксидази на 7-му добу досліджень (р<0,05-0,001) із пригніченням ферментної активності в обох типах клітин на 14-ту і 21-шу доби (р<0,05-0,001). В еритроцитах кролів введення CdCl₂ зумовлює пригнічення СОД і глутатіонредуктазної активності та активацію каталази впродовж 21-добового періоду досліджень (р<0,05-0,001), активацію глутатіонпероксидази на 14-ту добу експерименту (р<0,001).

3. Кадмій зумовлює порушення гліколізу і пентозофосфатного шунту в еритроїдних клітинах тварин. Це проявляється в зменшенні піруваткіназної активності клітин кісткового мозку та активації ферменту еритроцитів щурів на 7-му і 14-ту доби введення CdCl₂ (р<0,05-0,001); збільшенні активності лактатдегідрогенази в обох типах клітин щурів упродовж 21-добового періоду та пригніченні ферменту еритроцитів кролів на 21-шу добу (р<0,01-0,001); інгібуванні глюкозо-6-фосфатдегідрогенази еритроцитів щурів на 14-ту і 21-шу доби, а в клітинах кісткового мозку щурів та еритроцитах кролів - упродовж усього експерименту (р<0,05-0,001); зменшенні бісфосфогліцеромутазної активності в еритроцитах щурів на 14-ту і 21-шу доби досліду (р<0,05-0,001).

4. Вітамін Е за введення щурам у дозі 100 мг/кг маси впродовж 3 і 6 діб, а кролям - впродовж 3 і 9 діб зумовлює підвищення супероксиддисмутазної, глутатіонпероксидазної та глутатіонредуктазної активності в окремі періоди досліджень (р<0,05-0,001), але не впливає на каталазну активність і вміст ТБК-активних продуктів в еритроцитах тварин.

5. Вітамін Е виявляє коригувальний вплив на процеси ПОЛ в еритроцитах тварин, отруєних тривалим введенням СdCl₂. Це проявляється в нормалізації вмісту продуктів ПОЛ у клітинах кролів за сумарних доз б-токоферолу 300 і 900 мг/кг, а в клітинах щурів за сумарної дози 300 мг/кг. Під впливом вітаміну Е вміст ТБК-активних продуктів в еритроцитах щурів зменшується порівняно з показниками у тварин, яким вводили лише Cd²⁺, в усі періоди досліду (р<0,05).

6. Коригувальний вплив вітаміну Е на активність ферментів-антиоксидантів в еритроцитах тварин, отруєних Кадмієм, полягає в нормалізації активності СОД на всіх стадіях досліджень клітин кролів і щурів (сумарні дози б-токоферолу 300-900 мг/кг), глутатіонпероксидази в клітинах щурів на всіх стадіях досліджень, глутатіонредуктази - у кролів і щурів на окремих стадіях експерименту; збільшенні каталазної активності в клітинах щурів над значеннями, притаманними тваринам, отруєним Кадмієм (р<0,01).

7. У кролів, отруєних СdCl₂, вітамін Е зумовлює активацію лактатдегідрогенази на 14-шу добу (р<0,05) та нормалізацію Г-6-ФДГ активності в еритроцитах на 21-шу добу досліду; збільшення вмісту гемоглобіну порівняно з рівнем, виявленим у крові інтоксикованих Кадмієм тварин, на 21-шу добу (р<0,05).

Практичні рекомендації

Для корекції метаболічних порушень у системі еритропоезу у тварин, які зазнають тривалого впливу Кадмію за умов забруднення кормів цим елементом, рекомендується збільшення вмісту вітаміну Е в раціоні або введення вітаміну в організм упродовж періоду 3 - 9 діб у дозі 100 мг/кг маси тварин.

Список друкованих праць за темою дисертації

1. Жиліщич Ю. В. Динаміка гематологічних показників у щурів за умов введення хлориду кадмію / Ю. В. Жиліщич, Г. Л. Антоняк // Вісник Львівського державного аграрного університету: агрономія. 2007. №11. С. 312-316. (Дисертант виконала експериментальні дослідження, опрацювала статистично й проаналізувала результати, брала участь у написанні статті).

2. Вплив гострого отруєння хлоридом кадмію на процес гемопоезу у тварин / Г. Л. Антоняк, Ю. В. Жиліщич, Л. П. Білецька, Н. Є. Панас // НТБ Інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. 2007. Вип. 8, № 1, 2. С. 195-199. (Дисертант провела дослідження показників еритропоезу, брала участь в аналізі результатів, підготовці статті до друку).

3. Особливості акумуляції катіонів кадмію і свинцю в органах білих щурів / Н. Є. Панас, Ю. В. Жиліщич, Л. П. Білецька, Г. Л. Антоняк // НТБ Інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. 2007. Вип. 8, № 1, 2. С. 213-216. (Дисертант брала участь в організації досліду, визначенні рівня акумуляції важких металів у органах тварин та аналізі результатів).

4. Жиліщич Ю. В. Динаміка гематологічних показників за токсикації експериментальних тварин хлоридом кадмію / Ю. В. Жиліщич, Н. Є. Панас, Г. Л. Антоняк // Вісник Сумського національного аграрного університету. 2007. № 2 (18). С. 48-51. (Дисертант провела дослідження гематологічних показників, статистично опрацювала результати, підготувала статтю до друку).

5. Екотоксикологічні аспекти впливу кадмію на організм людини і тварин / Г. Л. Антоняк, Н. Є. Панас, Ю. В. Жиліщич, Л. П. Білецька // Медична хімія. 2007. Т. 9. С. 112-120. (Дисертант брала участь в аналізі наукової літератури та отриманні результатів, проаналізованих у статті).

6. Антоняк Г. Л. Вплив хлориду кадмію на деякі ланки енергетичного обміну в еритроцитах і клітинах кісткового мозку білих щурів / Г. Л. Антоняк, Ю. В. Жиліщич // Біологія тварин. 2010. Т. 12. № 2. С. 90-95. (Дисертант провела експериментальні дослідження впливу кадмію на енергетичний обмін, статистично опрацювала результати, брала участь у написанні статті).

7. Антоняк Г. Л. Функціональний стан антиоксидантної системи в еритроцитах тварин за умов тривалого введення хлориду кадмію / Г. Л. Антоняк, Ю. В. Жиліщич, Н. Є. Панас // Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Гжицького. 2010. Т. 12, № 3 (45, Ч. 2.). С. 3-7. (Дисертант виконала експериментальну частину роботи, здійснила статистичну обробку та аналіз результатів, брала участь у написанні статті).

8. Антоняк Г. Л. Вміст продуктів пероксидного окислення ліпідів в еритроцитах щурів, яким вводили вітамін Е на тлі токсикації катіонами кадмію / Г. Л. Антоняк, Ю. В. Жиліщич, Н. Є. Панас // НТБ Інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. 2010. Вип. 11, № 2-3. С. 287-290. (Дисертант виконала експериментальні дослідження, статистично опрацювала та проаналізувала результати, брала участь у написанні статті).

9. Кадмій в організмі людини і тварин. : І. Надходження до клітин і акумуляція / Г. Л. Антоняк, Л. П. Білецька, Н. О. Бабич, Н. Є. Панас, Ю. В. Жиліщич // Біологічні студії. 2010. Т. 4, № 2. С. 39-52. (Дисертант брала участь в аналізі джерел наукової літератури).

10. Кадмій в організмі людини і тварин. : ІІ. Вплив на функціональну активність органів і систем / Г. Л. Антоняк, Н. О. Бабич, Л. П. Білецька, Н. Є. Панас, Ю. В. Жиліщич // Біологічні студії. 2010. Т. 4, № 3. С. 125-136. (Дисертант брала участь в аналізі джерел наукової літератури).

11. Жиліщич Ю. Вплив умов гіпоксії на процес транспорту кисню в організмі тварин / Ю. Жиліщич // Матеріали п'ятої міжнародної студентської наукової конференції. Студентська молодь і науковий прогрес в АПК. Львів - 2005. С. 20-21.

12. Вплив іонів важких металів на процес гемопоезу та метаболізм у клітинах крові тварин / Г. Л. Антоняк, Н. Є. Панас, О. І. Першин, Ю. В. Жиліщич, Л. П. Білецька. // ІХ Український біохімічний з'їзд : тези доп. Харків, 2006. Т. 2. С. 138-140.

13. The effects of heavy metals on the processes of haematopoiesis in animal organism / H. L. Antonyak, N. E. Panas, Yu. V. Zhylishchych, L. P. Biletska // Young scientists - for agricultural practice: the 2^nd Polish scientific conf., 25-27 Apr., 2006. : тези доп. Rzeszow, 2006. P. 75.

14. Жиліщич Ю. Вплив кадмію на процес еритропоезу в організмі білих щурів / Ю. Жиліщич, Г. Антоняк // Молодь і поступ біології : III Міжнар. наук. конф. студентів і аспірантів, 2007. : тези доп. Львів, 2007. С. 50-51.

15. Акумуляція важких металів в органах експериментальних тварин / Ю. Жиліщич, Л. Білецька, Н. Панас, Г. Антоняк // Наука. Молодь. Екологія - 2007 : III міжвузівська науково-практична конф. студентів, аспірантів i молодих вчених, 2007. : тези доп. Житомир, 2007. С. 5-7.

16. Antonyak H. L. Effects of cadmium on erythropoiesis and metabolism in red blood cells of the rat in the conditions of hypoxia / H. L. Antonyak, N. E. Panas, Yu. V. Zhylishchych // Molecular Mechanisms of Cellular Signalling: The 6^th Parnas Conf. Krakow, May 30^th - June 2^nd, 2007. Krakow, 2007. P. 37.

17. Biletska L. The effects of cadmium and lead on metabolism in animal blood cells / L. Biletska, Yu. Zhylishchych, H. Antonyak // Physiology and Biochemistry in Animal Nutrition: IV Conf. of young scientists. Warsaw, 17-18 Sept. 2007. P. 140-141.

АнотаціЯ

Жиліщич Ю. В. Біохімічні механізми впливу кадмію на кисень-транспортну функцію крові тварин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. Інститут біології тварин НААН. - Львів, 2011.

Дисертація присвячена дослідженню біохімічних механізмів впливу Кадмію на кисень-транспортну функцію крові кролів і білих щурів за перорального введення хлориду кадмію (3 мг/кг маси) впродовж 21-28-добового періоду і з'ясуванню можливості корекції зумовлених Cd²⁺ порушень в еритроцитах тварин щодобовим введенням вітаміну Е (100 мг/кг маси).

Установлено, що під впливом Кадмію у тварин відбуваються порушення в процесах еритропоезу, що проявляються у змінах гематологічних показників, пригнічення синтезу гемоглобіну, прискорення старіння еритроцитів і зменшення стійкості клітин до гемолізу. Катіони Кадмію спричиняють дисбаланс у системі прооксиданти-антиоксиданти в клітинах кісткового мозку та еритроцитах тварин, стимулюючи процеси ПОЛ та змінюючи активність ферментів-антиоксидантів, що проявляється, головним чином, у пригніченні супероксиддисмутазної, глутатіонпероксидазної та глутатіонредуктазної активності. Кадмій зумовлює порушення гліколізу і пентозофосфатного шунту в клітинах кісткового мозку та еритроцитах тварин, що проявляється в змінах піруваткіназної і лактатдегідрогеназної активності, пригніченні активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази і бісфосфогліцеромутази.

Вітамін Е (в сумарних дозах 300-900 мг/кг) виявляє коригувальний вплив на метаболічні процеси в еритроцитах тварин, отруєних тривалим введенням СdCl₂, що проявляється в нормалізації вмісту продуктів ПОЛ та активності ферментів антиоксидантної системи в клітинах кролів і щурів. Отже, введення б-токоферолу суттєво поліпшує кисень-транспортну функцію еритроцитів тварин, отруєних кадмієм за тривалого його надходження в організм.

Ключові слова: Кадмій, кисень-транспортна функція крові, еритропоез, кістковий мозок, еритроцити, гемоглобін, пероксидне окиснення ліпідів, антиоксидантна система, енергетичний обмін, вітамін Е.

АННОТАЦИЯ

Жилищич Ю. В. Биохимические механизмы влияния кадмия на кислород-транспортную функцию крови животных. - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Институт биологии животных НААН. - Львов, 2011.

Диссертация посвящена исследованию биохимических механизмов влияния Кадмия на кислород-транспортную функцию крови кроликов и белых крыс при пероральном введении хлорида кадмия (3 мг/кг массы) в течение 21-28-суточного периода, возможности коррекции обусловленных Cd²⁺ нарушений в эритроцитах животных ежесуточной введением витамина Е (100 мг/кг массы).

Установлено, что под влиянием Cd²⁺ у животных происходят нарушения эритропоэза, которые проявляются в уменьшении количества эритроцитов и гематокрита крови, увеличении относительного содержания старых эритроцитов и нарушении стабильности мембран со снижением устойчивости эритроцитов к гемолизу. Кадмий вызывает угнетение синтеза гемоглобина, что проявляется в уменьшении содержания этого белка в крови кроликов и крыс.

Катионы Кадмия вызывают дисбаланс в системе прооксиданты-антиоксиданты в клетках костного мозга и эритроцитах животных, стимулируя процессы ПОЛ и изменяя активность ферментов-антиоксидантов. Введение CdCl₂ обусловливает повышение содержания ТБК-активных продуктов в клетках костного мозга крыс, эритроцитах кроликов и крыс во все сроки опыта; угнетает СОД и глутатионредуктазу в клетках костного мозга и эритроцитах; активирует глутатионпероксидазу и каталазу в клетках костного мозга и ингибирует глутатионпероксидазу в обоих типах клеток на 14-е и 21-е сутки. В эритроцитах кроликов под влиянием Кадмия угнетается СОД и глутатионредуктаза, активируется каталаза в течение 21-суточного периода.

Кадмий вызывает нарушение гликолиза и пентозофосфатного шунта в эритроидных клетках животных. Это проявляется в ингибировании пируваткиназы в клетках костного мозга и активации - в эритроцитах крыс на 7-е и 14-е сутки опыта; увеличении активности ЛДГ в обоих типах клеток крыс в течение периода опыта и угнетении фермента на 21-е сутки в эритроцитах кроликов; ингибировании глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах крыс и кроликов и в клетках костного мозга крыс; уменьшении активности бисфосфоглицеромутазы в эритроцитах крыс на 14-е и 21-е сутки опыта.

Витамин Е (в суммарной дозе 300-900 мг/кг) оказывает корректирующее влияние на процессы ПОЛ в эритроцитах животных, отравленных длительным введением СdCl₂. Это проявляется в нормализации содержания продуктов ПОЛ в клетках кроликов при суммарных дозах б-токоферола 300 и 900 мг/кг, а в клетках крыс при суммарной дозе 300 мг/кг. Под влиянием витамина Е содержание ТБК-активных продуктов в эритроцитах крыс уменьшается по сравнению с показателями у животных, которым вводили только СdCl₂.