Ліпіди і ліпопротеїни крові та печінки за дії іонізуючого випромінювання та ксенобіотиків на організм

Размещено на http://allbest.ru

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

03.00.04 - біохімія

ЛІПІДИ І ЛІПОПРОТЕЇНИ КРОВІ ТА ПЕЧІНКИ ЗА ДІЇ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ТА КСЕНОБІОТИКІВ НА ОРГАНІЗМ

ВИКОНАЛА БАБИЧ ЛЮДМИЛА ВОЛОДИМИРІВНА

КИЇВ - 2008

АНОТАЦІЯ

Бабич Л.В. Ліпіди і ліпопротеїни крові та печінки за дії іонізуючого випромінювання та ксенобіотиків на організм. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

Дисертаційна робота присвячена теоретичному обґрунтуванню і вирішенню наукової задачі, що полягає у визначенні шляхів біохімічних порушень за умов окремої та комбінованої (разової чи хронічної) дії на організм іонізуючого випромінювання (в сумарній дозі 1,0 Гр), кадмію ( в сумарній дозі 1 мг/кг маси тварин) чи карбендазиму ( в сумарній дозі 750 мг/кг маси тварин).

Виявлено гепатотоксичний ефект карбендазиму та кадмію (за умов хронічного надходження), який посилюється у комбінації з дією іонізуючого випромінювання. Встановлена дисліпопротеїнемія крові та зниження вмісту холестеролу, тріацилгліцеролів та фосфоліпідів у препаратах печінки та тонкої кишки, що найбільше проявляється за умов іонізуючого опромінення, а також за комбінованої дії радіації та кадмію. Встановлене зниження ЛПДНЩ крові поряд із зменшенням вмісту тріацилгліцеролів вказує на порушення обміну тріацилгліцеролів за умов іонізуючого опромінення. Виявлено зміни у вмісті холестеролу та ліпопротеїнів низької щільності в умовах хронічного досліду. Дисліпопротеїнемія крові за хронічного надходження кадмію в основному обумовлена змінами в обміні холестеролу. Виявлено відмінності у перерозподілі ліпопротеїнів сироватки крові та зміни у величинах співвідношень різних фракцій ліпопротеїнів у залежності від характеру зовнішнього впливу, що можна використовувати для оцінки дії зовнішніх чинників на організм. Порушення прооксидантно-антиокисного гомеостазу спостерігається в умовах впливу всіх досліджуваних чинників як за окремої, так і комбінованої їх дії. Аналіз дослідження біохімічних показників крові методом факторного аналізу свідчить про різні прояви реакції організму, які можна згрупувати наступним чином: як результат на разову окрему дію опромінення та кадмію; на хронічну окрему дію кадмію та опромінення чи окрему дію карбендазиму; на комбіновану дію кадмію та опромінення чи карбендазиму та опромінення. Водночас, виділено різні групи показників крові, що, з одного боку, характеризуються універсальністю і обумовлюють відповідь організму на зовнішній вплив, а, з іншого - характеризують вплив на організм різних зовнішніх чинників.

ліпідний кров іонізуючий ксенобіотик

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За умов сучасності проблема дослідження патологій, розвиток яких викликано комбінованою дією на організм ксенобіотиків різноманітної природи має важливе значення, оскільки результуючий відгук біологічної системи за комбінованого впливу чинників не можна передбачати виходячи тільки з інформації про ефекти їх окремої дії [Руднев М.И. и др., 1994; Петин В.Г. и др., 1999]. Актуальними залишаються дослідження біохімічних механізмів комбінованої дії фізичних (іонізуюча радіація) та хімічних (ксенобіотиків) чинників, негативна дія яких може підсилюватися при їх одночасному чи послідовному застосуванні [Руднев М.И. и др., 1994]. Високий рівень техногенного навантаження на довкілля обумовлює необхідність детального вивчення особливостей комбінованого впливу важких металів, пестицидів та іонізуючого випромінювання на живі організми. Дослідження комбінованої дії ксенобіотиків та іонізуючої радіації на організм має важливе значення для оцінки ризику та нормування доз ксенобіотиків, а також зовнішнього та внутрішнього опромінення.

Кадмій, який визнано одним із суттєвих забрудників біосфери, при надходженні до організму людини спричиняє низку токсичних ефектів, впливаючи на різні органи та системи [Трахтенберг И.М. и др., 1994, Kendrey G.R., 1999, Михалева Л.М., 1988]. Карбаматні пестициди, у тому числі карбендазим, які виробляються в значній кількості і використовуються у сільському господарстві - є важливою частиною промислової агротехнології. Відмічено забруднення карбаматними пестицидами оточуючого середовища. Недостатньо даних про вплив карбаматів на біохімічні процеси. Відомо, що вони здатні пригнічувати активність ацетилхолинестерази нервової тканини [Мельников Н.Н., 1987].

В цілісному організмі, що піддається дії техногенних факторів, складно виділити окремі ланки в загальному ефекті порушень його функціонування. На підставі вимірювання біохімічних показників крові можна отримати комплексну детальну інформацію щодо стану організму в цілому, розвиток патологічних процесів в органах-мішенях та функціонування адаптаційних механізмів в умовах довготривалого впливу різноманітних чинників [Назаренко Г.И. и др., 2002, Камышников В.С., 2004]. Ці дослідження дозволяють з'ясувати первинні механізми розвитку патологічного стану за умов дії досліджуваних чинників.

Один із шляхів впливу іонізуючої радіації та більшості ксенобіотиків на клітини - це активація процесів вільнорадикального окиснення, що супроводжується пошкодженням біологічних макромолекул та надмолекулярних комплексів, у тому числі біологічних мембран [Барабой В.А., 2006, Cristea I.M. et al., 2004]. Ліпіди, в першу чергу, піддаються дії активних метаболітів оксигену. Збереження структурно-функціонального статусу біологічних мембран забезпечується системою гомеостазу мембранних ліпідів. Вона включає ліпідсинтезуючий апарат печінки та тонкої кишки, а також ліпопротеїни крові, як основну транспортну форму ліпідів [Lehninger A.L. et al., 2004]. Печінка, у якій відбуваються процеси метаболічних перетворень токсичних речовин, виступає однією із мішеней дії ксенобіотиків на організм. Участь печінки у здійсненні та регуляції основних етапів проміжного обміну визначає її важливу роль у підтримці гомеостазу цілого організму [Любченко П.Н., 1999].

Тому, актуальним є дослідження показників обміну ліпідів, враховуючи їх участь у підтримці структурно-функціонального стану біологічних мембран, за дії екзогенних чинників на організм, у тому числі за їх комбінованої дії.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у рамках теми № 01БФ036-04 «Розробка наукових основ пошуку біологічно-активних сполук радіозахисної дії» (№ д/р 0101U002291) підрозділ «Дослідження структурно-функціонального стану клітин слизової оболонки тонкої кишки та печінки за умов впливу іонізуючої радіації» та теми № 06БФ036-01 «Визначення біохімічних, генетичних, імунологічних та цитологічних маркерів розвитку патологічних станів організму з метою розробки засобів направленої корекції» (№ д/р 0106U005750), підрозділ «Визначення біохімічних маркерів розвитку різних патологічних станів організму з метою розробки профілактичних та терапевтичних засобів корекції» кафедри біохімії біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Мета та завдання дослідження. Мета роботи полягала у дослідженні показників ліпідного, ліпопротеїнового обміну та процесу пероксидації ліпідів для виявлення біохімічних шляхів окремого та комбінованого впливу на організм іонізуючого випромінення та ксенобіотиків.

Для досягнення поставленої мети поставлено такі задачі:

1. Визначити вміст метаболітів у сироватці крові за окремої чи комбінованої разової (в дозі 1,0 Гр) і хронічної (в сумарно поглинутих дозах 0,3; 0,6 та 1,0 Гр) дії іонізуючої радіації та кадмію (в сумарній дозі 1мг/кг маси тварин), а також окремої чи комбінованої разової і фракційної (в сумарній дозі 1,0 Гр) дії іонізуючої радіації та карбендазиму (в сумарній дозі 750 мг/кг маси тварин).

2. Дослідити активність печінкових ферментів у сироватці крові за умов дії використаних у роботі чинників.

3. Визначити вміст ліпідів та ліпопротеїнів у сироватці крові за умов досліджуваних чинників.

4. Дослідити процеси пероксидного окиснення ліпідів у крові та тканинах за окремої чи комбінованої дії іонізуючої радіації і ксенобіотиків.

5. На основі проведення біохімічних досліджень крові, за використання методу факторного аналізу, оцінити вплив іонізуючого випромінювання, кадмію та карбендазиму на окремі ланки метаболічних процесів в організмі.

Об'єкт дослідження: біохімічні шляхи окремого та комбінованого впливу на організм іонізуючого випромінювання та ксенобіотиків.

Предмет дослідження: біохімічні показники сироватки крові та печінки щурів, вміст ліпідів та ліпопротеїнів крові, протікання процесу пероксидного окиснення ліпідів за дії на організм іонізуючої радіації, кадмію та карбендазиму.

Методи дослідження: біохімічні, біофізичні, спектрофотометричні, радіометричні, математичні (варіаційної статистики та факторного аналізу).

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено комплексні біохімічні дослідження комбінованої разової (в дозі 1,0 Гр) чи хронічної (в сумарно поглинутих дозах 0,3; 0,6 та 1,0 Гр) дії іонізуючого випромінювання, кадмію (в сумарній дозі 1мг/кг маси тварин) чи карбаматного пестициду - карбендазиму (750 мг/кг маси тварин).

Показано, що біохімічні особливості впливу карбендазиму обумовлені його гепатотоксичною дією. Виявлено перерозподіл вмісту різних класів ліпопротеїнів крові та зниження в ній вмісту ліпідів, що призводить до змін ліпідного гомеостазу, як за умов впливу опромінення, так і кадмію. При цьому показано, що в основі дії цих чинників (в умовах досліду) - активація пероксидних процесів. Встановлено, що за хронічного опромінення (0,72 сГр/добу) поряд із надходженням кадмію (10 ГДК) до організму спостерігаються розлади функціонування різних систем організму із зростанням терміну дії. Виявлені біохімічні зміни за хронічної комбінованої дії радіації та кадмію мають стійкий, прогресуючий характер, що вказує на перехід захисно-пристосувальних реакцій в стадію предпатології.

Використання факторного аналізу для оцінки змін біохімічних показників крові за дії іонізуючої радіації та ксенобіотиків надало можливість зробити обґрунтовані висновки стосовно особливостей дії фізичних та хімічних чинників на організм, у тому числі їх комбінованого впливу.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані дані розширюють існуючі уявлення про біохімічні шляхи окремої та комбінованої дії іонізуючого випромінювання та кадмію чи карбендазиму, вони можуть бути використані для з'ясування розвитку патологічного процесу в організмі за дії досліджуваних чинників.

Встановлене порушення перерозподілу ліпопротеїнів крові може слугувати науковим обґрунтуванням розробки методів корекції та запобігання пошкоджень за дії іонізуючої радіації та кадмію. Виявлена гепатотоксична дія карбендазиму свідчить про необхідність розробки гепатопротекторних засобів в умовах отруєння карбаматними пестицидами. Проведений факторний аналіз отриманих результатів біохімічних досліджень дає можливість виявити особливості окремої та комбінованої дії чинників радіаційної та хімічної природи на організм, що може мати як діагностичне значення, так і для оцінки ризику та нормування доз ксенобіотиків і опромінення.

Викладені в роботі результати можуть бути використані при оцінці потенційної небезпеки комбінованої дії іонізуючої радіації та ксенобіотиків, розробці заходів профілактики хронічних отруєнь та способів корекції патології мембранної природи, а також в педагогічному процесі при підготовці спеціалістів з радіобіології, біохімії, біофізики.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем особисто проаналізовано наукову літературу за темою роботи, самостійно виконано експериментальні дослідження, проведено підготовку матеріалів до публікацій, статистичну обробку та аналіз результатів. За участю наукового керівника проведено планування експериментальних робіт, інтерпретацію результатів дослідження, а також сформульовано висновки роботи.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представлені на міжнародній конференції Биорад-2001 «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды» (Сыктывкар, 2001), ІІ Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів «Біологічні дослідження молодих вчених на Україні» (Київ, 2002), Всеукраїнській науковій конференції, присв'яченій 160-річчю кафедри фізіології людини і тварини КНУ (Київ, 2002), ІІІ з'їзді з радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія) (Київ, 2003), конференції «Екологічна безпека об'єктів господарської діяльності» (Миколаїв, 2004), ІХ Українському біохімічному з'їзді (Харків, 2006), 35th Annual Meeting of the European Radiation Research Society (Kyiv, 2006), Міжнародній науково-практичній конференції «Віддалені наслідки впливу іонізуючого випромінювання» (Київ, 2007).

2. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження були проведені на білих безпорідних щурах-самцях, масою 160-180 г, яких утримували на стандартному раціоні віварію. Експерименти проводились у відповідності до конвенції Ради Європи щодо захисту хребетних тварин, яких використовують в наукових цілях.

Тварин було поділено на чотири групи. Тварин першої групи ( разова дія ) поділяли на підгрупи: 1 - контрольні тварини; 2 - перорально вводили хлорид кадмію в дозі 1,0 мг/кг живої маси ( 1/50 ЛД₅₀ ); 3 - тотально разово опромінювали рентгенівськими променями в дозі 1,0 Гр на установці РУМ-17 (потужність дози 0,17 Гр?хв, фільтри 0,5 мм Cu та 1 мм Al, сила струму 5 мА, напруга 200 кВ, шкіро-фокусна відстань 50 см); 4 - піддавали комбінованій дії цих чинників. Тварин другої групи ( хронічна дія ) поділяли на підгрупи: 1 - контрольні тварини; 2 - надавали хлорид кадмію з питною водою ( 0,01 мг/л СdСI₂ в перерехунку на Сd²⁺ (10 ГДК)); 3 - піддавали зовнішньомуг-опроміненню при потужності дози 0,72 сГр/добу (на установці «ЕТАЛОН» Інституту ядерних досліджень НАН України, яка як джерело випромінювання містила ⁶⁰Со ); 4 - тварин піддавали комбінованій дії цих чинників. Тваринам третьої групи (разова дія ) поділяли на підгрупи: 1 - контрольні тварини; 2 - перорально вводили карбендазим в дозі 750 мг/кг живої маси (1/10 ЛД₅₀); 3 - опромінювали рентгенівським променями в дозі 1,0 Гр, за наведених вище умов; 4 - тварин піддавали комбінованій дії цих чинників. Тварин четвертої групи (фракційна дія) поділяли на підгрупи: 1- контрольні тварини; 2 - раз на добу перорально вводили карбендазим в дозі 75 мг/кг живої маси (10 діб); 3 - піддавали рентгенівському опроміненню на установці РУМ-17 в дозі 0,1 Гр раз на добу (10 діб) потужність дози складала 0,06 Гр/хв, шкіро-фокусна відстань 92 см, інші умови наведено вище; 4 - тварин піддавали комбінованій дії цих чинників. В умовах разової та фракційної дії щурів декапітували через 1 добу після завершення зовнішнього впливу, в умовах хронічної дії - через 42, 84 та 145 діб, що відповідає сумарно поглинутій дозі 0,3; 0,6 та 1,0 Гр, відповідно. Досліди з карбендазимом проводили на базі Інституту екогігієни та токсикології імені Л.І. Медведя МОЗ України.

У дослідах використовували препарати крові, печінки та слизової оболонки тонкої кишки. Препарати сироватки крові отримували згідно [КапитаненкоА.А., 1985], а гомогенні препарати, згідно [Северин С.Е., 1989].

Вимірювання активності ферментів, а саме: аланінамінотрансферази (АлАТ), аспартатамінотрансферази (АсАТ), лужної фосфатази (ЛФ), гамма-глутамілтрансферази (ГГТП), холінестерази (ХЕ) та біохімічні показники крові (загальний білок, альбумін, сечовина, креатинін, глюкоза) проводили на спектрофотометричному аналізаторі «Stat Fax 1904» фірми «AWARENESS TEHNOLOGY INC», виробництва США, з використанням наборів реактивів фірми «ІНТЕРО, Лтд».

Вміст ліпідів у препаратах визначали ферментативним методом: тріацилгліцероли (ТГ) - за [Werner M., 1981; Annoni G., 1982], фосфоліпіди (ФЛ) - за [Takayama M., 1977], загальний холестерол (ХС) - [Allain C. 1974]. Вміст холестеролу ліпопротеїнів високої щільності (ЛПВЩ) визначали за [Trinder P., 1969]. Вміст холестеролу ліпопротеїнів низької щільності (ЛПНЩ) та ліпопротеїнів дуже низької щільності (ЛПДНЩ) - [Климов А.Н., 1984].

Вміст дієнових кон'югатів (ДК) та ТБК-активних продуктів у досліджуваних препаратах визначали згідно [Орехович В.Н., 1977], активність супероксиддисмутази (СОД), згідно [Прохорова М.Н., 1982], активність каталази - за методом [Королюк М.А., 1998].

Експериментальні дані оброблялись загальноприйнятими методами варіаційної статистики [Плохинский Н.А., 1981; Кучеренко М.Є. та ін., 2001]. Для аналізу всієї сукупності досліджуваних показників за окремої та комбінованої дії іонізуючої радіації та ксенобіотиків використано метод головних компонент [Берла К., 1972; Харман Г., 1972; Браверман Э.М., 1983].

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

На підставі вимірювання біохімічних показників крові можна отримати інформацію про стан організму в цілому, протікання патологічних змін в органах-мішенях за умов впливу досліджуваних чинників. В умовах досліду не виявлено суттєвих змін вмісту у сироватці крові ряду метаболітів: білка, глюкози, сечовини, креатиніну тощо.

Дослідження активності ферментів сироватки крові для виявлення патологічних змін засновано на встановленні відхилення їх значень від контрольного рівня [Скляров О.Я., 2004].

Отримані результати свідчать про зміни в активності досліджуваних ферментів у залежності від виду впливу.

За окремої дії опромінення та кадмію активність досліджуваних ферментів достовірно не змінюється. Хронічна та фракційна дія опромінення призводить до зростання активностей ЛФ (у середньому на 21%), АсАТ (у середньому на 35%) та АлАт (у середньому на 13%), що вказує на порушення проникності плазматичної мембрани гепатоцитів. Виявлено, що за умов хронічного опромінення активність цих ферментів у крові зростає, а у препаратах печінки знижується, що притаманне захворюванням запального характеру [Назаренко Г.И., 2002].

За хронічного надходження кадмію виявлено зростання у сироватці крові активності ГГТП (у середньому на 39 %) та зниження активності ХЕ (у середньому на 28%), а за дії карбендазиму - зростання активностей АсАТ (у середньому на 46%), АлАТ (у середньому на 18 %), ГГТП (у середньому на 19%) та зниження активності ХЕ (на 26-36% ), що свідчить про виражений гепатотоксичний ефект ксенобіотиків. Зменшення активності ХЕ - це ознака зниження синтетичних процесів у гепатоцитах, які спостерігаються при гострих та хронічних захворюваннях печінки, а у випадку отруєння фосфорорганічними пестицидами пригнічення активності цього ферменту проявляється навіть раніше, ніж інші симптоми інтоксикації [Назаренко Г.И., 2002]. Найбільші та достовірні зміни в активностях усіх досліджуваних ферментів спостерігаються за комбінованої дії кадмію і опромінення чи карбендазиму і опромінення.

Оскільки протікання клітинного метаболізму обумовлено структурно-функціональною активністю мембран, то зміни у вмісті ліпідів як мембранних компонентів, спричинює зрушення мембранозалежних процесів [Эллот В., 2002]. Фосфоліпіди (ФЛ) відіграють важливу роль у формуванні ліпопротеїнових комплексів - основних транспортних форм ліпідів. Синтез ФЛ найбільш інтенсивно протікає в клітинах печінки та тонкої кишки [Ангельськи С., 1998; Маршалл В., 2000]. Виявлене зниження вмісту ФЛ у крові та препаратах печінки і тонкої кишки за умов окремої та комбінованої хронічної дії кадмію та опромінення може свідчити про зниження утворення ліпопротеїнів в умовах досліду.

Важливу роль у синтезі тріацилгліцеролів (ТГ), що є структурним компонентом клітин, або знаходяться у формі запасного резервного жиру, відіграє печінка та тонка кишка [Lodish H. et al., 2000]. Швидкість синтезу ТГ може змінюватись за дії різних факторів [Климов А.Н., 1999].У тонкій кишці та печінці вміст ТГ найбільше знижується за разової та хронічної дії випромінення, за цих же умов зниження вмісту ТГ у сироватці крові досягає в середньому 35%. Поясненням може слугувати активація ліполітичних ферментів чи використання ТГ іншими тканинами, тобто можливо відбувається перемикання метаболізму на утилізацію ліпідів, що вважається важливою ланкою реакції-відповіді організму на дію зовнішніх чинників.

Виявлено зниження вмісту холестеролу (ХС) у крові та тканинах. Найбільші зміни спостерігаються за разової та хронічної дії випромінення, а також хронічного надходження кадмію. За цих умов зниження вмісту ХС для тонкої кишки складає в середньому 26%, печінки - 22%, а крові - 18 %. Встановлено, що разова дія кадмію чи карбендазиму не призводить до суттєвих змін вмісту ХС, ТГ та ФЛ у сироватці крові та тканинах.

Комбінована дія досліджуваних чинників призводить до стійкого зниження вмісту всіх досліджуваних ліпідів як у крові ( особливо ТГ ), так і тканинах (особливо ХС). Зниження вмісту ліпідів крові може відбуватись за умов різних патологічних станів, в тому числі пов'язаних з порушенням функціонування печінки [Климов А.Н., 1999]. Слід відмітити, що ураження печінки (за показниками активності ферментів) більш виражені за комбінованої дії. Це можливо обумовлює пригнічення синтезу ліпідів та ліпопротеїнів, а з іншого боку прискорюється їх використання.

біохімічної діагностики порушень ліпідного обміну поряд із визначенням вмісту ліпідів визначається вміст ліпопротеїнів крові, синтез яких відбувається саме у печінці та тонкій кишці. Головною транспортною формою ендогенних тріацилгліцеролів є ліпопротеїни дуже низької щільності (ЛПДНЩ). Зниження вмісту ЛПДНЩ у сироватці крові корелює із зниженням вмісту ТГ (коефіцієнт кореляції r = 0,85), що спостерігається за умов окремого опромінення чи у комбінації із дією ксенобіотиків. Зменшення вмісту ЛНДНЩ може бути пов'язано як із можливістю зростання активності ліполітичних ферментів печінки та кишки, так і активацією використання ТГ іншими тканинами. Можливо також зниження процесів синтезу ЛНДНЩ у клітинах печінки та кишки.

Ліпопротеїни низької щільності (ЛПНЩ) найбільш багаті ХС. Результати проведених досліджень свідчать, що найбільші зміни спостерігаються у вмісті ЛПНЩ сироватки крові, і це корелює їз зниженням вмісту Х (r = 0,82). Хронічне опромінення призводить до зменшення ЛПНЩ у всі терміни дослідження: найбільше при сумарній дозі опромінення 1,0 Гр - у середньому на 46%. Хронічне надходження кадмію призводить зниження вмісту ЛПНЩ - у середньому на 36%, за цих же умов знижується і вміст ХС у препаратах слизової оболонки тонкої кишки. Комбінована дія опромінення та кадмію (в умовах хронічного досліду) призводить до найбільшого зниження вмісту ЛПНЩ (у середньому на 60%).

Визначення ЛПНЩ є інформативним, і відхилення цього показника від контролю може показувати ступінь прояву патологічних змін. Збільшений вміст ХС (холестериноз) є ознакою схильності до атеросклерозу. Різке зниження рівня холестеролу у сироватці крові є несприятливою прогностичною ознакою, пов'язаною з ураженням печінки, холестеринодефіцит може бути причиною ризику розвитку пухлин [Назаренко Г.И., 2002].

Ліпопротеїни низької та дуже низької щільності є атерогенними ліпопротеїнами, які слугують первинним субстратом для атеросклеротичного пошкодження артерій. Вміст ЛПВЩ за умов досліду зростає, що може свідчити про їх захисну роль. Встановлена від'ємна кореляційна залежність в парі ЛПВЩ - ЛПНЩ (r = - 0,65). Відомо, що ЛПВЩ поряд із іншими антиоксидантами можуть проявляти захисну дію відносно продуктів ПОЛ [Кузьмин А.А., 2001].

Зміни величин співвідношень між окремими класами ліпопротеїнів відображають порушення складних метаболічних циклів, функціонування яких забезпечує ліпідний гомеостаз. Так, за умов хронічного опромінення та кадмію спостерігається зменшення співвідношення ЛПНЩ/ЛПДНЩ (характеризує порушення метаболізму ліпідів), у середньому на 30%, а за умов дії карбендазиму - зростання цього показника (у середньому на 37%). Крім того, опромінення як разове, так і хронічне, призводить до зниження величини ЛПНЩ/ЛПВЩ (у середньому на 52%), що свідчить про зниження модифікованих форм ліпопротеїнів. За комбінованої дії досліджуваних чинників зміни величин співвідношень між окремими класами ліпопротеїнів найбільші.

Таким чином, експериментальні результати свідчать про гіполіпідемічний ефект дії іонізуючих випромінювань та хронічного надходження кадмію, що може бути обумовлено впливом на ліпідний обмін на стадіях утворення транспортних форм ліпопротеїнів, їх метаболічних перетворень та модифікації різних класів ліпопротеїнів.

Однією з причин виявлених змін у вмісті ліпідів та ліпопротеїнів може бути посилення процесів ПОЛ. Встановлено, що вміст продуктів ПОЛ (ДК та ТБК-активних продуктів) у сироватці крові зростає за всіх умов дослідження.

Дослідження активності ферментів антиокисного захисту (СОД та каталази) сироватки крові свідчить про різнонаправлені зміни в активностях цих ферментів за умов досліду. Активність СОД за умов разової дії чинників зростає, що можна пояснити, як стрес-реакцію організму [Барабой В.А., 2006], а за умов хронічної - знижується, можливо, як результат пошкодження ензиму при накопиченні пероксиду. При цьому активність каталази (за окремої дії всіх чинників) зростає, а комбінованої - знижується.

Накопичення продуктів ПОЛ у крові може буде як результат деградації ліпідів чи ліпопротеїнів крові, так і виходу цих продуктів із інших тканин. Виявлено, що вміст ТБК-активних продуктів в умовах хронічного надходження кадмію та опромінення у препаратах тонкої кишки та печінки знижується, у середньому на 50 %, а за дії карбендазиму зростає у середньому на 70 %. В умовах досліду знижується активність ферментів антиоксидантного захисту (СОД та каталази) у препаратах тонкої кишки та печінки. Таким чином, отримані дані свідчать про порушення прооксидантно-антиокисної рівноваги за дії всіх досліджуваних чинників.

Отримані результати біохімічних досліджень сироватки крові проаналізовано з використанням методу факторного аналізу (головних компонент). За аналізу всієї сукупності досліджуваних груп в просторі ознак найсуттєвіших головних компонент встановлено розмежування за характером відповіді на дію досліджуваних чинників, які можна розділити таким чином:

1) окрема разова дія випромінення чи кадмію;

2) окрема хронічна дія випромінення та кадмію чи карбендазиму;

3) комбінована дія досліджуваних чинників. Крім того визначено показники, що характеризують певний вид впливу, а також п'ять показників (вміст ТБК-активних продуктів, ЛПНЩ, активність СОД, ГГТП, АлАТ), які є універсальними показниками дії пошкоджуючих чинників на організм за даних умов дослідження.

Аналіз отриманих результатів свідчить, що в наших дослідах хронічна дія іонізуючої радіації призводить до змін показників обміну ліпідів, що проявляється у перерозподілі ХС-вмісних ЛП фракцій та їх співвідношенні, а також зменшенні вмісту ліпідів у сироватці крові та тканинах печінки і тонкої кишки.

Стосовно біохімічних шляхів дії кадмію слід враховувати, що вплив важких металів на клітини пов'язаний з ініціюванням окисних процесів, і як результат - інгібування активності різноманітних ферментних систем.

Виявлено зміни показників, що характеризують обмін ліпідів у результаті хронічного введення кадмію, а саме: зниження вмісту ХС в сироватці крові, у препаратах печінки та слизової оболонки тонкої кишки можливо, як за рахунок окисної деградації ліпідів, ліпопротеїнів, так і за рахунок впливу на процеси, що їх регулюють.

Порушення ліпогенезу за дії кадмію підтверджено і результатами інших робіт [Трахтенберг И.М., 1994].

Особливість дії карбендазиму на організм обумовлена його біотрансформацією, яка протікає в гепатоцитах і каталізується оксигеназами змішаної функції, що супроводжується утворенням реактивних продуктів оксигену, пероксидів тощо [Мельников Н.Н., 1987] Виявлене накопичення продуктів ПОЛ може впливати на функціонування клітинних систем.

За результатами дослідження біохімічних показників крові та їх аналізу методом головних компонент виявлено різні шляхи прояву разової та хронічної, окремої та комбінованої дії іонізуючої радіації, кадмію чи карбендазиму на організм.

ВИСНОВКИ

1. У роботі подається теоретичне обгрунтування та результати досліджень біохімічних показників крові та печінки, які свідчать про особливості реакцій організму щурів за умов разової та хронічної (145 діб) як окремої так і комбінованої дії іонізуючого випромінення (у сумарній дозі 1,0 Гр), кадмію ( у сумарній дозі 1мг/кг маси тварин) чи пестициду карбендазиму (750 мг/кг маси тварин).

2. За хронічної дії іонізуючої радіації (із зростанням сумарної дози до 1,0 Гр) активність ферментів сироватки крові (лужної фосфатази, аланінамінотрансферази, аспартатамінотрансферази) зростає, що вказує на протікання деструктивних процесів. Виявлені зміни активності ферментів (аспартатамінотрансферази, гамма-глутамілтрансферази та холінестерази) сироватки крові за умов фракційної дії карбендазиму чи хронічного надходження кадмію свідчать про гепатотоксичний ефект цих чинників.

3. Встановлена дисліпопротеїнемія крові та зниження вмісту холестеролу, триацилгліцеролів, фосфоліпідів у сироватці крові та печінці за хронічного надходження кадмію, хронічного опромінення та їх комбінованої дії свідчить про порушення ліпідного гомеостазу. За цих умов найбільше знижується вміст у сироватці крові ліпопротеїнів низької щільності ( на 36%, 46% та 60%, відповідно).

4. За умов разової та хронічної дії іонізуючої радіації встановлено зменшення вмісту у сироватці крові ліпопротеїнів дуже низької щільності, відповідно на 23-35% та тріацилгліцеролів на 15-35%, поряд із зниженням їх вмісту у печінці та слизовій оболонці тонкої кишки. За комбінованої дії опромінення та ксенобіотиків величини цих змін подібні. Основний внесок у виявлені зміни вносить опромінення.

5. Виявлені відмінності у перерозподілі ліпопротеїнів сироватки крові та величин співвідношень різних класів ліпопротеїнів залежати від типу зовнішнього впливу: разового чи хронічного, окремого чи комбінованого.

6. Порушення прооксидантно-антиокисного гомеостазу спостерігається в умовах впливу всіх досліджуваних чинників як за окремої, так і комбінованої їх дії.

7. Комбінований вплив кадмію та опромінення чи карбендазиму та опромінення, на відміну від їх окремої дії, характеризується поглибленням змін досліджуваних біохімічних показників.

8. За використання методу факторного аналізу досліджених біохімічних показників крові виявлені угрупування, що характеризують відмінності в реакціях організму на дію досліджуваних чинників. Серед цих показників встановлені ті, які є універсальними в умовах досліду.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Хижняк С.В., Бабич Л.В., Вечеря О.А., Гаврилей В.И., Войцицкий В.М., Кучеренко Н.Е. Оценка воздействия ионов кадмия и ионизирующей радиации на липидный состав клеток печени и кишечника крыс// Допов. НАН України. - 2000. - № 10. - С. 169-171

2. Нizhnyak S.V., Ваbich L.V., Kleрkо А.V., Voitsitskiy V.M. Сhгоniс еffect of ionizing radiation in low doses and cadmium on the organism // Аnn. Univer. Mariae Curie-Sklodowska, Lublin.-Polonia.- 2002.- Sect. DDD, Vо1. ХV.- Р.449-452 (здобувачем проаналізовано літературу, особисто визначено вміст ліпідів в сироватці крові, проведено математичну обробку результатів, підготовлено матеріал до друку).

3. Хижняк С.В., Бабич Л.В., Клепко А.В., Вечеря О.О., Балан П.П., Степанова Л.І. Вплив хронічного іонізуючого випромінювання та кадмію на вміст ліпідів та ліпопротеїнів у крові щурів// Вісник Київського національного ун-ту імені Тараса Шевченка. Серія Біологія.- 2002. - Вип. 36 - 37. - С.8-10 (здобувачем проаналізовано літературу, підготовлено матеріал для дослідження, визначено вміст ліпідів, здійснено математичну обробку, підготовлено матеріал до друку).

4. Клепко А.В., Хижняк С.В., Кисіль О.О., Бабич Л.В., Прохорова А.О., Войціцький В.М. Дослідження хронічної дії малих доз іонізуючої радіації та кадмію на різні тканини щурів //Проблеми радіац. медицини та радіобіології : 3б. наук. пр. НЦРМ АМН України. - Київ - 2003. - Вип.3.- С. 39-45 (здобувачем досліджено хронічну дію малих доз іонізуючої радіації та кадмію на тканини печінки, кишковика та кров, здійснено математичну обробку та проаналізовано отримані результати, підготовлено матеріал до написання статті).

5. Хижняк С.В., Клепко А.В., Кисіль О.О., Бабич Л.В., Міщук Д.О., Кучеренко М.Є., Войціцький В.М. Біологічні ефекти хронічної дії іонізуючої радіації та іонів кадмію // Укр. радіол. журн. - 2003.- Т. 11, вип. 3.- С. 298-304 (здобувачем проаналізовано літературу, проведено відбір матеріалу, здійснено математичну обробку та підготовлено матеріал до написания статті).

6. Островська Г.В., Яблонська С.В., Бабич Л.В., Філінська О.М., Рибальченко Т.В. Гепатотоксичні ефекти тривалого інтрагастрального введення щурам 2,4-дихлорфеноксиоцтової кислоти й регулятора росту рослин івіну //Вісник Київського національного ун-ту імені Тараса Шевченка. Серія Біологія - 2004. - № 9.- С. 56-57

7. Нizhnyak S.V., Ваbich L.V., Voitsitskiy V.M. Peculiarities of ionizing radiation and pesticide ( karbendazim ) action on blood enzymes that characterize the liver state // Аnn. Univer. Mariae Curie-Sklodowska, Lublin.- Polonia.- 2004.- Sect. DDD, Vо1. ХVII.- №2.- Р.235-237 (здобувачем проаналізовано літературу, особисто визначено активність ферментів сироватки крові).

8. Чернишов А.В., Талько В.В., Коваленко О.В., Яніна А.М., Бабич Л.В., Гришко Г.М. Антифосфоліпідні антитіла і показники ліпідного обміну в учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС у віддалений період після опромінення // Імунологія та алергологія.- 2006.- №2.- С. 35-38 (здобувачем проаналізовано літературу, визначено вміст ліпідів в сироватці крові, проведено математичну обробку, підготовлено матеріал до друку).

9. Степанова Л.І., Хижняк С.В., Клепко А.В., Бабич Л.В., Диденко Н.В., Войціцький В.М. Оцінка синтезу ліпідів у ентероцитах слизової оболонки тонкої кишки за дії йонізувальної радіації // Укр. радіол. журн. - 2006.-Т. XIV, вип. 3.- С. 268-271 (здобувачем проаналізовано літературу, особисто виділено препарати мембран ентероцитів, визначено вміст білку в досліджуваних пробах, здійснено математичну обробку та інтерпретацію результатів, підготовлено матеріал до написания статті).

10. Степанова Л., Кисіль О., Левченко Л., Бабич Л. Оцінка вмісту фосфоліпідів та їхнього жирнокислотного складу в апікальній мембрані ентероцитів за хронічної дії іонізуючої радіації та кадмію // Вісник Київського національного ун-ту імені Тараса Шевченка. Серія Біологія.- 2006. - Вип. 47-48.- С. 6-8 (Здобувачем проаналізовано літературу, визначено вміст фосфоліпідів в апікальній мембрані ентероцитів).

11. Хижняк С.В., Бездробная Л.К., Вечеря О.В., Бабич Л.В., Балан П.П., Войцицкий В.М. Влияние хронического г-облучения на состояние мембранных липидов // Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды: Межд. конф. «Биорад-2001». Сыктывкар, 20-24 марта 2001 г.- Сыктывкар, Коми научный центр УрОРАН, 2001. - С.5-6.

12. Клепко А.В., Бабич Л.В., Кисіль О.О. Біологічні ефекти сумісної хронічної дії малих доз іонізуючої радіації та іонів кадмію// Біологічні дослідження молодих вчених на Україні: II Всеукр. конф. студентів та аспірантів. Київ, 19-22 трав. 2002 р. - Київ, 2002. - С.21-23.

13. Хижняк С.В., Клепко А.В., Кисіль О.О., Бабич Л.В., Рудич В.В., Войціцький В.М. Окислювально-антиоксидантний гомеостаз організму щурів при хронічній дії іонізуючої радіації та кадмію // Всеукр. наук. конф., присв?яч. 160-річчю кафедри фізіол. людини і тварини КНУ. Київ, 3-4 жовт. 2002 р. - Київ, КНУ, 2002.- С.115.

14. Хижняк С.В., Бабич Л.В., Степанова Л.І., Лапоша О.А., Прохорова А.О., Жмінько П.Г. Комбінована дія іонізуючого опромінення та пестицидів на організм // III з?їзд з радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія). Київ, 21-25 трав. 2003 р. - Київ, КНУ, 2003. - С.74.

15. Хижняк С.В., Войціцький В.М, Бабич Л.В., Жмінько П.Г. Ліпідний та ліпопротеїдний склад плазми крові за дії іонізуючої радіації та пестициду карбендазиму // Екологічна безпека об?єктів господарської діяльності : Міжн. конф. Миколаїв, 2-4 черв. 2004 р. - Миколаїв, 2004. - С 146.

16. Хижняк С.В., Кисіль О.О., Степанова Л.І., Бабич Л.В., Прохорова А.В. Структурно-функціональні властивості клітинних мембран ентероцитів за хронічного надходження до організму кадмію // IX Укр. біохім. з'їзд. Харків, 24-27 жовт. 2006 р. - Київ,. 2006. - Т. 2. - С. 159-160.

17. Khyzhnyak S., Ваbych L., Kysil O., Solovev V., Voitsitskiy V. Рrincipal component analysis of ionizing radiation and pollutants influence on organism on the basis of blood biochemical indices // 35-th of the Annual Meeting of the European Radiation Research Sosiety. Kyiv, 22-25 August. 2006.- Kyiv, 2006. - P.80.

18. Хижняк С.В., Бабич Л.В., Соловьев В., Степанова Л.І., Войціцький В.М. Багатофакторний аналіз біохімічних показників крові для оцінки комбінованої дії іонізуючої радіації та ксенобіотиків на організм // Віддалені наслідки впливу іонізуючого випромінювання: Міжн. наук. конф. Київ, 23-25 травня 2007 р.- Київ, 2007.- С.96-97.

Размещено на Allbest.ru