Вільнорадикальні процеси в крові при радіаційних ураженнях. Засоби їх корекції

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка

УДК: 577.34:612.014.482: 615.327

03.00.01 - радіобіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Вільнорадикальні процеси в крові при радіаційних

ураженнях. Засоби їх корекції

Моісеєв Андрій Юрійович

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України

Науковий керівник: доктор біологічних наук Дружина Микола Олександрович, Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, завідувач відділу радіобіології

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор Войціцький Володимир Михайлович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри біохімії

доктор біологічних наук Чоботько Григорій Михайлович, Інститут експериментальної радіології Наукового центру радіаційної медицини АМН України, завідувач лабораторії радіаційної цитології

Провідна установа: Інститут онкології АМН України, м. Київ

Захист дисертації відбудеться " 26 " вересня 2005 року о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.24 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. Київ, пр-т Глушкова, 2, корпус 12, біологічний факультет, ауд. 434.

Поштова адреса: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 64, біологічний факультет, спеціалізована вчена рада Д 26.001.24.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий " 2 " серпня 2005 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Андрійчук Т.Р.

Анотації

Моісеєв А.Ю. Вільнорадикальні процеси в крові при радіаційних ураженнях. Засоби їх корекції. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.01 - радіобіологія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню вільнорадикальних процесів в системі крові при дії іонізувальної радіації і вивченню можливості їх корекції за допомогою мінеральних вод. Встановлено порушення оксидантно-антиоксидантної рівноваги в організмі за умов дії іонізувальних випромінювань, що характеризується інтенсифікацією генерування супероксидного радикала-аніона, зміною активності супероксиддисмутази і каталази, дерегуляцією їх узгодженого функціонування. На основі проведених досліджень запропоновано комплексний тест визначення функціонального стану організму. Показано, що застосування мінеральних вод типу "Нафтуся" нормалізує інтенсивність перекисних процесів в системі крові опромінених тварин, знижує швидкість генерування О 2. в мікросомах печінки, нормалізує активність супероксиддисмутази і каталази в крові і печінці. В експерименті in vitro встановлені антиоксидантні властивості мінеральних вод типу "Нафтуся". Їх курсове застосування є ефективним засобом виведення з організму токсичних речовин. Показано регуляторний вплив природної мінеральної води з підвищеним вмістом заліза на активність каталази в периферичній крові опромінених тварин. В крові дітей, які постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС, встановлено порушення окисного метаболізму, зниження і виснаження антиоксидантного потенціалу плазми крові. Запропоновано метод визначення антиоксидантних властивостей плазми крові для діагностики в донозологічний період патологічних зрушень, зумовлених опроміненням.

Ключові слова: іонізувальна радіація, активні форми кисню, вільнорадикальні процеси, супероксиддисмутаза, каталаза, антиоксиданти, радіомодифікатори, мінеральні води.

Моисеев А.Ю. Свободнорадикальные процессы в крови при радиационных поражениях. Способы их коррекции. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.01 - радиобиология. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2005.

Диссертация посвящена исследованию свободнорадикальных процессов в системе крови при действии на организм ионизирующей радиации и изучению возможности их коррекции природными минеральными водами, месторождения которых расположены на территории Украины. Установлены значительные нарушения прооксидантно-антиоксидантного равновесия в организме при облучении, которые характеризуются интенсификацией генерации супероксидного радикала-аниона, изменением активности супероксиддисмутазы и каталазы, дерегуляцией их согласованного функционирования. На основании проведенных исследований предложен комплексный тест определения функционального состояния организма. Постоянное действие ионизирующей радиации низкой интенсивности на организм на протяжении 6-8 месяцев приводит к развитию окислительного стресса. Показано, что курсовое применение минеральных вод типа "Нафтуся" на протяжении 21 дня нормализирует интенсивность перекисных процессов в крови облученных животных, снижает скорость генерирования супероксидного радикала-аниона в микросомах печени, в крови и восстанавливает активность супероксиддисмутазы и каталазы. Этот эффект сохранялся на протяжении 3-4 месяцев. В эксперименте in vitro установлены антиоксидантные свойства минеральных вод типа "Нафтуся". Их курсовое применение является эффективным средством выведения из организма токсических веществ.

Показано регуляторное воздействие природной минеральной воды с повышенным содержанием железа на нормализацию в крови каталазы. У облученных животных, которые выпаивались железосодержащей минеральной водой, отмечалось улучшение клинических проявлений лучевой болезни - не наблюдалось геморрагических явлений, значительно меньше была потеря веса и летальность. Вместе с тем, длительное употребление железосодержащей воды приводит к активации перекисных процессов в организме, что свидетельствует о необходимости индивидуального дозирования при ее применении.

В крови детей, пострадавших вследствие аварии на ЧАЭС, установлено нарушение окислительного метаболизма, уменьшение и истощение антиокислительного потенциала плазмы крови. Предложен метод диагностики, основанный на определении антиоксидантного потенциала плазмы крови, для определения в донозологический период патологических изменений, вызванных облучением.

Ключевые слова: ионизирующая радиация, активные формы кислорода, свободнорадикальные процессы, супероксиддисмутаза, каталаза, антиоксиданты, радиомодификаторы, природные минеральные воды.

Moiseev A.J. Free-radical processes in blood at radiation injures. Methods of their correction. - Manuscript.

Dissertation for the obtaining of the scientific degree of the specialized 03.00.01 - radiobiology, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, 2005.

The dissertation is devoted to investigation of free-radical processes in blood system under ionizing irradiation and to study of possibility of their correction using mineral water. The disturbance of prooxidant-antioxidant relation was established in the organism under the ionizing irradiation, which was characterized by superoxide radical-anion generation investigation, change of superoxide dismutase and catalase activity, deregulation of their mutual function. On the its basis the complex test determining the function state of the organism is proposed. It was shown, that mineral water of "Naftusya" type normalized the peroxide processes intensity in blood system of irradiated animals, decreases the rate of O2. generation in liver microsomes, normalized superoxide dismutase and catalase activity in blood and liver. Antioxidant properties of the mineral water of "Naftusya" type were determined in the experiment in vitro. The course utilization is efficacy method of getting out of toxic substances from the organism. The regulated effect of natural mineral water with heightened iron content on normalization of catalase in peripheral blood of irradiated animals was shown. The upset oxygen metabolism, the rate decreasing and the exhaustion of antioxidant potential of blood plasma was determined in the children's blood, which suffered from Chernobyl accident. The method of determination of antioxidant properties of blood plasma for diagnosis before nosologic period of pathological modifications caused by an exposure is offered.

Key words: ionizing irradiation, active forms of oxygen, free-radical processes, superoxide dismutase, catalase, antioxidants, radiomodificators, mineral water.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Завдяки дослідженням вітчизняних і зарубіжних вчених встановлено важливу роль процесів пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) і ферментів антиоксидантного захисту організму за радіаційних уражень [Тарусов, 1954, 1962, Эмануэль, 1965, Серкиз, 1972, 1992, Бурлакова, 1975, 2001, Барабой, 1986]. В той же час механізми цих процесів за умов дії малих доз радіації вивчені недостатньо. Будь-яка дія зовнішнього чинника знаходить своє відображення в кількісних і якісних характеристиках периферичної крові, тому динаміка пероксидних процесів в крові за дії негативних чинників містить значну інформативність для виявлення донозологічних зрушень в організмі і встановлення обсягу лікувально-профілактичних дій щодо корекції патологічних станів.

В останній час одним з пріоритетних напрямків досліджень є пошук ефективних і загальнодоступних препаратів з антиоксидантними властивостями. Розробляються нові підходи стосовно захисно-компенсаторних заходів за постійної дії низькоінтенсивної іонізувальної радіації. Вони враховують як детоксикацію організму, так і елімінацію активних форм кисню (АФК).

Серед природних антиоксидантів комплексної дії значний інтерес становлять мінеральні води типу "Нафтуся", що зарекомендували себе як засіб відновлення кількісних та якісних показників периферичної крові у ліквідаторів аварії на ЧАЕС [Пухова, 1998] та за лікування різних патологій. З огляду на діуретичний ефект "Нафтусі", її курсове застосування може виявитися ефективним детоксикаційним засобом при радіаційних ураженнях.

Вивчення механізмів дії природних мінеральних вод (МВ) на організм за умов впливу ушкоджуючих чинників дає наукову основу для розробки практичних рекомендацій щодо їх застосування з метою оздоровлення населення, що проживає на екологічно забруднених територіях.

В останні роки частота залізодефіцитних анемій серед підлітків, які проживають на забруднених радіонуклідами територіях України, зросла до 11-26% [Бебешко, 2003]. Як один з методів лікування залізодефіцитних анемій та інших порушень системи кровотворення застосовують препарати, до складу яких входять сполуки заліза. В цьому плані перспективним є дослідження можливості застосування природних мінеральних вод з підвищеним вмістом бальнеологічно активного двовалентного заліза.

Загалом, як дослідження ініціації радіаційно-індукованих патологій, так і розробка лікувально-профілактичних засобів за опромінення організму є актуальною радіобіологічною проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у рамках тем: "Вивчення сучасного стану та перспектив впливу радіонуклідів на екологію навколишнього середовища та стан здоров'я населення" (1996-1998 рр., № держ.реєстрації 08/01А-96); "Дослідження біологічних маркерів NO-Hb, 8-oxoG (8-oxodG) і металовмісних білків біофізичними методами у дітей і дорослих в умовах дії іонізувальної радіації в малих дозах в зв'язку з аварією на ЧАЕС" (2000-2002 рр., № держ.реєстрації 0100U000699); "Дослідити роль радіогенних порушень окисного метаболізму і цитогенетичних змін у формуванні стохастичних ефектів опромінення в залежності від природної резистентності організму" (2004-2006 рр., № держ.реєстрації 0104U000592).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було встановлення донозологічних зрушень в організмі за умов дії іонізувальних випромінювань та визначення можливості їх корекції речовинами природного походження.

Для її досягнення були поставлені такі завдання:

Визначити порушення оксидантно-антиоксидантної рівноваги в організмі за дії іонізувальної радіації в різних дозах.

З'ясувати вплив мінеральних вод типу "Нафтуся" (МВТН) на перебіг вільнорадикальних процесів і активність ферментів антиоксидантного захисту організму за умов пролонгованої дії іонізувальної радіації низької інтенсивності.

Визначити можливості застосування мінеральних вод типу "Нафтуся" для детоксикації організму за умов пролонгованої дії іонізувальної радіації низької інтенсивності.

Дослідити антиоксидантні властивості мінеральних вод типу "Нафтуся" в експерименті in vitro.

Оцінити дію залізовмісних природних мінеральних вод (ЗМВ) на інтенсивність пероксидних процесів, активність каталази і склад периферичної крові за умов зовнішнього опромінення (5,0 Гр).

Вивчити оксидантно-антиоксидантні співвідношення в крові дітей, постраждалих внаслідок аварії на ЧАЕС.

Дослідити антиоксидантну активність (АОА) плазми крові дітей, постраждалих внаслідок аварії на ЧАЕС.

Об'єкт дослідження. Перебіг вільнорадикальних процесів в системі крові ссавців за умов дії негативних чинників та при застосуванні модифікаторів. іонізувальний радіація випромінювання

Предмет дослідження. Вільнорадикальні порушення в крові опромінених тварин та дітей, що постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС, можливість їх корекції за допомогою природних мінеральних вод.

Методи дослідження. Інтенсивність пероксидних процесів в організмі вивчали за допомогою методу кінетичних хемілюмінесцентних характеристик (КХХ) та електронного парамагнітного резонансу (ЕПР). Активність ферментів антиоксидантного захисту організму досліджували спектрофотометричними методами. Для оцінки кількісного і якісного складу периферичної крові застосовували гематологічні методики.

Наукова новизна одержаних результатів. В роботі набуло подальшого розвитку положення про те, що рівень пероксидних процесів в крові є одним з основних показників функціонального стану організму. На основі сучасних біофізичних і біохімічних методів запропоновано комплексний тест динамічної оцінки пероксидних процесів, починаючи з генерування АФК, зокрема О 2.. Це дає змогу в донозологічний період за визначенням активності ферментів супероксиддисмутази (СОД) і каталази та антиоксидантного потенціалу плазми крові формувати групи ризику. Доведено комплексну дію МВТН, що поєднує детоксикацію організму з корекцією систем антиоксидантного захисту за умов дії на організм іонізувальної радіації. Вперше показано, що курсове застосування ЗМВ може бути одним із засобів корекції в крові функціональної активності ключового ферменту антиоксидантного захисту організму - каталази.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено діагностичний тест визначення антиоксидантних властивостей плазми крові, що дозволяє в донозологічний період виявляти вільнорадикальні зрушення в організмі та в динаміці лікувального процесу оцінювати ефективність регуляторних впливів. Доведено можливість застосування мінеральних вод типу "Нафтуся" як антиоксидантного засобу корекції порушень в організмі. Показано, що курсове застосування ЗМВ повинно супроводжуватись моніторингом оксидантно-антиоксидантного співвідношення в системі крові пацієнтів для попередження розвитку окисного стресу. Отримані результати можуть бути використані при розробці методичних рекомендацій щодо застосування мінеральних вод для санаторно-курортної та позакурортної профілактики порушень в організмі людей, що проживають на забруднених радіонуклідами територіях.

Особистий внесок здобувача. Автор особисто сформулював загальну ідею, відібрав і критично проаналізував вітчизняну і зарубіжну літературу на тему дослідження. Приймав безпосередню участь у виконанні експериментальних досліджень впливу МВТН на організм за умов дії радіаційних чинників. Розробив комплексну програму оцінки модифікуючої дії ЗМВ за умов зовнішнього опромінення, самостійно проводив експерименти щодо визначення впливу ЗМВ на інтенсивність процесів ПОЛ і активність ферментів антиоксидного захисту в крові. Самостійно проводив експерименти щодо вивчення інтенсивності вільнорадикальних процесів в крові дітей, що постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС. Разом з науковим керівником проаналізував одержаний матеріал і сформулював наукові висновки. Публікації у співавторстві написані за безпосередньою участю дисертанта.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались та обговорювались на Міжнародній науково-практичній конференції "Медична реабілітація потерпілих внаслідок Чорнобильської катастрофи" (Трускавець, 1996); 3-му симпозіумі "Діагностика та профілактика негативних наслідків радіації" (Київ, 1997); Міжнародній науково-практичній конференції "Экология городов и рекреационных зон" (Одеса, 1998); науково-практичній конференції "Наука - Чорнобилю" (Київ, 1999); ІІ-му з'їзді онкологів країн СНД (Київ, 2000); IV-му з'їзді з радіаційних досліджень (Москва, 2001), ІІІ-му з'їзді з радіаційних досліджень (Київ, 2003).

Публікації. Основні результати роботи викладені у 13 публікаціях, з них 6 - в періодичних наукових виданнях та збірнику наукових праць, 7 - матеріали та тези наукових з'їздів і конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, огляду літератури, матеріалів і методів дослідження, результатів роботи та їх обговорення, висновків, списку літератури, що включає 317 джерел. Дисертація викладена на 153 стор., містить 23 рисунки, 12 таблиць.

Основний зміст роботи

Матеріали та методи досліджень

Експерименти щодо визначення можливості застосування МВТН (шифр II-a-4-A1Кi-б згідно з "Класифікацією мінеральних вод України", 2003) для корекції радіаційно-індукованих порушень окисного метаболізму проведені на лабораторних безпородних щурах розведення віварію Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є.Кавецького НАН України (ІЕПОР). Тварини утримувались на експериментальній базі (м. Чорнобиль), де отримували корм, забруднений радіонуклідами (200-250 Бк/доба).

Вивчення впливу ЗМВ (шифр II-с-2(10,6)-A1Ке) на перебіг вільнорадикальних процесів і склад периферичної крові опромінених тварин проводили на білих лабораторних щурах самцях лінії Wistar розведення віварію ІЕПОР. Тварин опромінювали в дозі 5,0 Гр на апараті "РОКУС" (0,5 Гр/хв).

Дослідження оксидантно-антиоксидантного стану крові дітей віком 13-17 років, що постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС (еквівалентна доза опромінення 0,1-5 сЗв), виконані на базі кафедри педіатрії №4 Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця.

Інтенсивність перебігу пероксидних процесів в системі крові вивчали за допомогою методу КХХ [Серкіз, 1977]. Кінетику світіння проб фіксували у вигляді хемілюмінограм на приладі ХЛМ 1Ц-01, емісію світла за 300 с (У300) або 150 с (У150) реєстрували за допомогою лічильника фотонів. Гемолізат крові готували розведенням цільної крові в 400 разів дистильованою водою. Антиоксидантну активність плазми крові дітей визначали за допомогою методу індукованої хемілюмінесценції [Дружина, 2003]. Плазму крові отримували методом гравітаційного осадження формених елементів.

Кількісне визначення швидкості генерування супероксидних радикалів-аніонів проводили за окисненням спінового уловлювача - гідроксиламіну-2,2,6,6-тетраметил-4-оксипіперидину до відповідного стабільного нітроксильного радикала, який реєструвався методом ЕПР [Бурлака, 1994].

Активність СОД визначали за рівнем інгібування ферментом реакції відновлення нітротетразолію синього [Чевари, 1991]. При визначенні концентрації білка в пробі користувалися методом [Lowry, 1951].

Активність каталази в крові визначали за методом [Королюк, 1988], в основі якого лежить здатність пероксиду водню утворювати з солями молібдену стійкий забарвлений комплекс.

Вміст токсичних метаболітів в плазмі крові щурів досліджували парамеційним тестом [Кравченко, 1980].

Кількість еритроцитів, лейкоцитів і тромбоцитів в крові визначали в камері Горяєва меланжерно-камерним методом, лейкограми підраховували в мазках, фарбованих за Паппенгеймом [Предтеченский, 1960 ]. Вміст гемоглобіну визначали спектрофотометричним методом [Юденфренд, 1965].

Аналіз хімічного складу використаних в дослідженнях мінеральних вод проводили за допомогою хімічних методик і атомно-абсорбційної спектрофотометрії на базі лабораторії мінеральних вод Інституту геологічних наук НАН України згідно з ДСТУ 878-93.

Математичну обробку отриманих результатів здійснювали загальноприйнятими методами варіаційної статистики [Кучеренко, 2001] з використанням пакету програм Excel [Лапач, 2001].

Результати досліджень та їх обговорення

Для проведення досліджень вільнорадикальних процесів в крові тварин, що знаходились в 30-км зоні аварії на ЧАЕС, за умов їх корекції мінеральними водами типу "Нафтуся", щури були розподілені на три групи. Першу групу складали тварини, що знаходились у віварії ІЕПОР (м. Київ) на стандартному раціоні. Друга група з 3-х місячного віку утримувалась на експериментальній базі (м. Чорнобиль), де отримувала корм, забруднений радіонуклідами післяаварійних випадінь (переважно 137Cs, 90Sr). До третьої групи входили тварини, що перебували в однакових умовах з 2-ю групою, але на 12-му місяці життя отримували за розробленою схемою курс МВТН із свердловини №3 (Збручанське родовище, м. Сатанів).

Дані про інтегральний стан оксидантно - антиоксидантного співвідношення в крові експериментальних тварин на закінчення експерименту (18-й місяць життя тварин) приведені на рис. 1. Світлосума гемолізату щурів 2-ї групи на цей термін зросла в 1,5-1,7 рази порівняно з контролем. Для тварин 3-ї групи цей показник становив 110-117% від контролю і знаходився в межах 500000-550000 імп за 300 с. Це свідчить про зниження інтенсивності процесів ПОЛ в крові щурів, що вживали МВТН, в порівнянні з тваринами, що отримували корм, забруднений радіонуклідами, і знаходились на звичайному водному раціоні.

Перебування тварин в м. Чорнобилі на забрудненому радіонуклідами раціоні призводить до поступового накопичення радіонуклідів в організмі з виходом на плато (через 2-3 місяці), після чого доза опромінення збільшується пропорційно часу. Постійне радіаційне навантаження на біологічні структури протягом 6-8 місяців формує синдром ендогенної інтоксикації, про що, зокрема, свідчить підвищений рівень генерування О 2. в печінці. Застосування МВТН протягом місяця значно знижує швидкість генерування О 2. в мікросомах печінки. Характерно, що цей ефект зберігався протягом 3-4 наступних місяців. Порівняно з контролем швидкість генерування супероксидного радикала-аніона в 2-й групі була підвищена в 3,2 рази, а в третій групі тварин, що вживали МВТН - лише в 1,5.

Встановлено, що протягом перших трьох місяців перебування тварин в м. Чорнобилі активність СОД в клітинах печінки змінювалась злагоджено з активністю каталази (рис. 2).

В подальшому відмічалось збільшення супероксиддисмутазної активності в печінці поряд зі зниження функціональної здатності ферментативної системи інактивації перекису водню, надлишок якого утворюється внаслідок дисмутації О 2. за участю супероксиддисмутази.

Підвищена швидкість генерування супероксидного радикала-аніона в мікросомах печінки тварин, що перебували в м. Чорнобилі, спостерігалась протягом всього експерименту. Тобто, за перебування щурів у зоні постійної дії іонізувальної радіації низької інтенсивності на тлі інтенсивного генерування АФК в печінці відбувається порушення координації функціонування ключових антиоксидантних ферментів, лімітуючою ланкою при цьому виявилась каталазна система.

Після трьохтижневого курсу МВТН спостерігалась тенденція до нормалізації активності СОД в печінці, що зберігалась протягом кількох наступних місяців за постійного опромінення тварин в умовах перебування в зоні аварії на ЧАЕС. Поряд з цим, застосування МВТН викликає підвищення активності каталази, що свідчить про компенсаторну інтенсифікацію системи антиоксидантного захисту організму.

Аналогічні дані отримані щодо змін активності СОД і каталази в крові тварин за умов курсового застосування МВТН

Антиоксидантні властивості МВТН в експерименті in vitro досліджували хемілюмінесцентним методом. В кювету хемілюмінометра додавали 1,0 мл розчину гемоглобіну (10-6 М) і 0,5 мл дистильованої води або досліджуваної МВТН, світіння ініціювали 0,5 мл 3% Н 2О 2.

Введення до розчину гемоглобіну МВТН зменшує світлосуму реакції в середньому на 23% та інтенсивність першого піка на 47% (табл. 2).

Таблиця 2 Параметри індукованої хемілюмінесценції розчину гемоглобіну за умов застосування МВТН (М ± m, n = 20, р0,05)

Проба	У150	Іmax, імп/с
1,0 мл 10-6 гем. + 0,5 мл дист. Н 2О + 0,5 мл 3% Н 2О 2	37419 ± 1201	840 ± 45
1,0 мл 10-6 гем. + 0,5 мл МВТН + 0,5 мл 3% Н 2О 2	28790 ± 993	450 ± 30

Отримані дані свідчать про антиоксидантні властивості мінеральних вод типу "Нафтуся". Їх курсове застосування веде до нормалізації активності СОД і підвищення активності каталази в крові та печінці опромінених тварин. Поряд з цим знижується інтенсивність перебігу процесів ПОЛ в периферичній крові щурів дослідних груп.

Один із шляхів реалізації антиоксидантної дії МВТН може полягати в прямому детоксикаційному ефекті - зниженні концентрації ендотоксинів та радіонуклідів, що зменшує генерування О 2., а також і навантаження на СОД і каталазу. Це сприяє відновленню їх активності.

Результати дослідження застосування МВТН для детоксикації організму за тривалої дії іонізувальної радіації в малих дозах приведені на рис. 3. Після 9 місяців перебування тварин 2-ї групи у м. Чорнобилі рівень токсичних метаболітів в плазмі крові збільшувався, на цей термін середній час життя парамецій становив 76% від контрольних значень.

Під час вживання тваринами МВТН токсичні метаболіти надходять із тканин органів у кров, внаслідок чого відбувається збільшення їх вмісту в плазмі крові. Однак через один місяць після закінчення курсу рівень токсинів в плазмі крові знижується і наближається до показника норми. Ефект детоксикації не зберігався після повторного перебування тварин на експериментальній базі у м. Чорнобилі. За цих умов через 5 місяців після закінчення курсу МВТН відзначалося збільшення вмісту токсичних метаболітів в плазмі крові до докурсового рівня.

Таким чином, курсове застосування МВТН може бути рекомендоване як ефективний доступний засіб для виведення з організму токсичних метаболітів. При цьому слід враховувати, що на початку курсу лікування показники вмісту токсинів в плазмі крові будуть зростати внаслідок їх виведення із тканин органів в кров, тому ефективність детоксикації організму слід оцінювати по закінченню курсу лікування.

При дослідженні впливу ЗМВ (свердловина №29, Дравецьке родовище, вміст Fe2+ 14,7 мг/дм 3) на інтенсивність перекисних процесів і активність каталази в периферичній крові щури були розподілені на чотири групи: 1 - неопромінені тварини (контроль); 2 - неопромінені тварини, що отримували ЗМВ; 3 - опроміненні тварини (поглинена доза 5,0 Гр); 4 - опроміненні тварини (поглинена доза 5,0 Гр), що отримували ЗМВ.

Дані щодо динаміки змін оксидантно-антиоксидантного стану периферичної крові щурів дослідних груп (за визначенням світлосуми хемілюмінесцентної реакції) відображені на рис. 4. У неопромінених тварин, що вживали мінеральну воду, виявлена чітка тенденція до підвищення інтенсивності пероксидного окиснення. Зниження хемілюмінесцентних параметрів в цій групі на 22-у добу (в порівнянні з 15-ю) пов'язано з тим, що тварин з 20-ї доби від початку експерименту перевели на звичайний водний раціон.

Проведений аналіз дозволив виявити вільнорадикальні зрушення в системі крові опромінених тварин на 8-у добу від початку експерименту. На 15-у і 22-у добу від початку експерименту у тварин цієї групи спостерігалося подальше зростання інтенсивності вільнорадикальних процесів в крові.

Зниження світлосуми хемілюмінесценції у тварин на 8-у добу, вірогідно, обумовлене зростанням концентрації іонів заліза в крові, що стимулює каталазну активність з одного боку і, з іншого, залізо за таких умов може виступати в якості антиоксиданта [Суслова, 1973].

Відповідні значення активності каталази в периферичній крові щурів протягом експерименту наведені на рис. 5. Через 8 діб від початку експерименту активність каталази у крові щурів опромінених груп була знижена. Для тварин, які вживали мінеральну воду, спад активності каталази був менш значимим. На 15_у добу від початку експерименту рівень активності каталази в периферичній крові опромінених тварин зростав майже до контрольних значень. На 22_у добу від початку експерименту у опромінених тварин, що вживали мінеральну воду, спостерігалось підвищення каталазної активності в еритроцитах до 141% від контролю, тоді як у опромінених тварин, що знаходились на звичайному водному раціоні, відмічалося зниження цього показника до 69% від значень контрольної групи. Для неопромінених тварин, що вживали залізовмісну мінеральну воду, спостерігалось поступове зростання активності каталази протягом всього експерименту.

Активність каталази залежить від присутності іонів заліза, надходження їх в організм з ЗМВ може бути одним з факторів, що зумовлював підвищену активність каталази. З іншого боку, підвищена активність каталази в периферичній крові щурів за умов вживання ЗМВ може бути обумовлена більшою кількістю молодих еритроцитів, які характеризуються, відповідно, більшою каталазною активністю. Відомо, що додаткове надходження заліза в організм активує утворення гемоглобіну, сприяє прискоренню визрівання клітин еритроцитарного ряду в кістковому мозку і стимулює їх вихід в периферичну кров [Белоус, 1991].

За дослідження складу периферичної крові у опромінених тварин, що отримували залізовмісну мінеральну воду, відмічалось більш раннє відновлення лейкоцитарної ланки (рис. 6). Загальна кількість лейкоцитів у щурів 4_ї групи на 22_у добу експерименту сягала рівня контролю, в той час як у опромінених тварин складала лише 80%.

Також відмічалось покращення клінічних проявів радіаційного ураження: тварини були більш активними, у них не спостерігалось геморагічних явищ, значно меншою була втрата маси тіла. Висока ефективність застосування ЗМВ встановлена за одним з основних критеріїв оцінки модифікаторів - виживаністю тварин, яка в групі опромінених тварин, що вживали мінеральні воду, становила 89% на відміну від 56% у опромінених тварин.

В результаті проведених досліджень можна зробити висновок, що курсове застосування ЗМВ може бути одним з засобів корекції в крові активності важливого ферменту антиоксидантного захисту - каталази. З огляду на роль іонів заліза в розвитку ланцюгових реакцій ПОЛ курсова профілактика з застосуванням залізовмісної мінеральної води повинна супроводжуватись моніторингом оксидантно-антиоксидантного співвідношення в системі крові.

При вивченні перебігу пероксидних процесів у крові дітей, що постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС, для з'ясування причинно-наслідкових зв'язків були сформовані три групи ризику: 1 - діти, які народились після аварії на ЧАЕС у батьків - ліквідаторів; 2 - діти, які під час Чорнобильської аварії знаходились в зоні її впливу в утробі матері; 3 - діти, які в перші дні після аварії зазнали опромінення та були евакуйовані. Групу умовного контролю складали діти із незабруднених радіонуклідами територій (4-а група).

Параметри хемілюмінесценції крові дітей, що зазнали опромінення внаслідок аварії на ЧАЕС, однозначно вказують на порушення оксидантно-антиоксидантної рівноваги в організмі в бік інтенсифікації пероксидних процесів (табл. 3). При цьому відмічено значну варіабельність показників, що зумовлено різними променевими навантаженнями та умовами формування доз, потенціюванням ефектів ксенобіотиками й ускладненнями патологічних зрушень дією побічних чинників різної природи.

Таблиця 3 Параметри індукованої хемілюмінесценції гемолізату крові дітей із сформованих груп (М ± m, n)

Група ризику	n	У300	І1, імп/с	І2, імп/с	Ік, імп/с	ф, с
1	18	650500 ± 31100	2000 ± 300	3800 ± 250*	1000 ± 200	120 ± 15
2	18	740200 ± 22500*	-	4600 ±200*	600 ± 100	72 ±11
3	22	935200 ± 18400*	-	6600 ± 250*	300 ± 100*	50 ± 15*
4(умовний контроль)	24	572575 ± 30200	2760 ± 355	2500 ± 340	1000 ± 200	180 ± 45

Примітка. * - достовірна різниця з 4-ю групою (р0,05).

При цьому відмічено значну варіабельність показників, що зумовлено різними променевими навантаженнями та умовами формування доз, потенціюванням ефектів ксенобіотиками й ускладненнями патологічних зрушень дією побічних чинників різної природи.

Порівнюючи між собою сформовані групи ризику слід зазначити, що найбільші порушення зафіксовано у дітей, які зазнали опромінення в перші дні після аварії і згодом були евакуйовані із зони відчуження ЧАЕС. Опромінені в утробі матері безпосередньо не контактували з забрудненим довкіллям. Проте, враховуючи високу радіочутливість плоду, отримані результати вказують на довгострокове формування стійких порушень у пренатально опромінених дітей.

Параметри ХЛ крові дітей 1-ї групи порівняно з іншими найменше відрізняються від контролю. Проте за показниками світлосуми ця різниця суттєва. Особливо чітко вказує на інтенсифікацію ПОЛ форма кривої (рис. 7). Співвідношення про- і антиоксидантів виразно зміщено в бік інтенсифікації пероксидних процесів. Система антиоксидантного захисту крові практично не має резервів, щоб протидіяти ініційованій перекисом водню ланцюговій вільнорадикальній реакції. Розвиток цих процесів, як видно на хемілюмінограмі, зумовлює переростання першого швидкого спалаху в другий.

Таким чином, у дітей ліквідаторів аварії на ЧАЕС зафіксовано зниження активності антиоксидантно-компенсаторних систем периферичної крові. Беручи до уваги, що діти 1-ї групи практично не мали контакту з відкритими джерелами випромінювання, що перевищували б фонові рівні, виявлені порушення можуть вказувати на генетично обумовлені розлади гомеостазу, спричинені дією радіаційних чинників на геном батьків.

Загальний аналіз результатів обстеження дітей, постраждалих внаслідок Чорнобильської катастрофи, свідчить про значне зниження антиоксидантної активності їх плазми крові, що створює умови для інтенсифікації пероксидного окиснення ліпідів та інших процесів атерогенної спрямованості (табл. 4). Це вказує на доцільність проведення лікувально-профілактичних засобів та заходів стосовно регуляції оксидантно-антиоксидантної рівноваги в організмі.

Таблиця 4 Світлосума індукованої хемілюмінесценції гемолізату дітей та її модифікація плазмою крові (M ± m, р0,05)

Група	n1	У300	пкУ3002	АОАс, %
1	18	650500 ± 31100	730670 ± 22762	- 12,3
2	18	740200 ± 22500	940 178 ± 17441	- 27
3	22	935200 ± 18400	1057300 ± 19250	- 13
4 (умовний контроль)	24	572575 ± 30200	480 234 ± 24700	+ 16,1

Примітки: 1. n - кількість обстежених дітей у групі; 2. пкУ300 - світлосума зразка з плазмою крові.

Найсуттєвіше зниження АОА плазми крові зафіксовано у дітей 2-ї групи, що можна пояснити високою радіочутливістю плоду і впливом іонізувальної радіації на його розвиток і формування.

Розроблений і застосований нами метод діагностики з використанням антиоксидантної властивості плазми крові дозволяє в донозологічний період виявляти зрушення оксидантно-антиоксидантної рівноваги в організмі і в динаміці лікувального процесу оцінювати ефективність регуляторних впливів.

Висновки

Порушення оксидантно-антиоксидантної рівноваги в крові є ранньою чутливою реакцією організму на дію іонізувальної радіації, досліджені в роботі природні мінеральні води можуть бути ефективним засобом корекції порушень окисного метаболізму.

Дія іонізувальних випромінювань на організм характеризується інтенсифікацією генерування супероксидного радикала-аніона, зміною активності супероксиддисмутази і каталази, дерегуляцією їх узгодженого функціонування. На основі встановлених закономірностей запропоновано комплексний тест визначення функціонального стану організму.

Курсове застосування мінеральних вод типу "Нафтуся" знижує інтенсивність пероксидних процесів у системі крові, гальмує генерування О 2. в мікросомах печінки, нормалізує активність супероксиддисмутази і каталази в крові і печінці тварин, що піддавались дії іонізувальної радіації в малих дозах.. Цей ефект зберігається протягом кількох місяців.

В експерименті in vitro виявлені антиоксидантні властивості мінеральних вод типу "Нафтуся".

Встановлено, що мінеральні води типу "Нафтуся" є ефективним засобом виведення з організму токсичних метаболітів.

Курсове застосування природної мінеральної води з підвищеним вмістом заліза прискорює відновлення лейкоцитарної ланки периферичної крові опромінених тварин, призводить до підвищення в їх периферичній крові активності каталази.

В крові дітей, що постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС, встановлено порушення оксидантно-антиоксидантної рівноваги в напрямку інтенсифікації пероксидних процесів, зниження і виснаження антиоксидантного потенціалу плазми крові, що є однією з чутливих реакцій організму на опромінення.

Запропоновано метод оцінки антиоксидантних властивостей плазми крові, який дозволяє в донозологічний період виявляти оксидантно-антиоксидантні зрушення в організмі та в динаміці лікувального процесу оцінювати ефективність регуляторних впливів.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1. Шестопалов В.М., Моисеева Н.П., Дружина Н.А., Сидорик Е.П., Моисеев А.Ю., Пухова Г.Г., Короленко В.Д. Минеральные воды типа "Нафтуся": особенности химического состава и их применение // Химия и технология воды. - 2001. - Т. 23, № 6. - С.639-649. (Здобувачем особисто визначено вплив нативної мінеральної води типу "Нафтуся" на інтенсивність пероксидних процесів в крові опромінених тварин).

2. Дружина М.О., Моісеєв А.Ю. Перекисні процеси в крові дітей, які постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. - 2003. - №2 (10). - С.124-128.

3. Дружина М.О., Моісеєв А.Ю. Хемілюмінесцентний метод оцінки антиоксидантних властивостей плазми крові // Укр. журн. гематології та трансфузіології. - 2003. - №4. - С.12-13.

4. Шестопалов В.М., Моісеєва Н.П., Дружина М.О., Пухова Г.Г., Моісеєв А.Ю., Короленко В.Д., Нацик В.Г. Нові дані ідентифікування органічних речовин мінеральних вод типу "Нафтуся" та проблеми їх стабілізації // Геологічний журнал. - 1999. - №4. - С.7-14. (Здобувачем особисто визначено вплив різних фракцій мінеральної води типу "Нафтуся" на процеси перекисного окиснення в системі крові та інтенсивність діурезу дослідних тварин).

5. Пухова Г.Г., Моисеев А.Ю., Моисеева Н.П. Особенности детоксикации организма при курсовом применении минеральных вод типа "Нафтуся" в условиях постоянного действия малых доз ионизирующего излучения // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. - 2003. - №3. - С.44-46. (Здобувачем особисто проведено дослідження детоксикаційних властивості мінеральної води типу "Нафтуся", здійснено статистичну обробку даних).

6. Бурлака А.П., Моісеєв А.Ю., Моісеєва Н.П., Шестопалов В.М., Гела А.О., Дружина М.О. Вплив мінеральних вод типу "Нафтуся" на корекцію вільнорадикальних процесів в організмі // Проблеми мінеральних вод. - Київ: Карбон Лтд, 2002. - С.138-141. (Завдяки комплексному дослідженню здобувачем особисто встановлено антиоксидантні властивості мінеральної води типу "Нафтуся").

7. Пухова Г.Г., Сидорик Є.П., Бурлака А.П., Моісеєв А.Ю., Дружина М.О., Шестопалов В.М. Радіобіологічні особливості аварії на ЧАЕС в аспекті формування віддалених наслідків // Медична реабілітація потерпілих внаслідок Чорнобильської катастрофи: Мат. міжн. наук. - практ. конф. (19-21 вересня 1996 р.). - Трускавець, 1996. - С.87-88.

8. Дружина М.О., Пухова Г.Г., Шестопалов В.М., Моісеєва Н.П., Гела А.О., Бурлака А.П., Моісеєв А.Ю, Сидорик Е.П. Проблема модифікації радіаційних уражень в зоні впливу аварії на ЧАЕС // Діагностика та профілактика негативних наслідків радіації: Мат. ІІІ симпозіуму пам'яті Е.В. Михайлівської (16-17 грудня 1997 р.). - Київ: ІЕР НЦРМ АМН України, 1997. - С.106-108.

9. Моисеев А.Ю., Онищенко И.П., Андрианов В.М. Роль ионизирующей радиации как постоянно действующего экологического фактора в жизнедеятельности человека // Экология городов и рекреационных зон: Мат. междунар. науч. - практ. конф. (25-26 июня 1998 г.). - Одесса: Астропринт, 1998. - С. 364-368.

10. Моісеєва Н.П., Дружина М.О., Бурлака А.П., Пухова Г.Г., Моісеєв А.Ю. Розробка рекомендацій по застосуванню мінеральних вод типу "Нафтуся" Прикарпатського та Подільського регіонів на основі дослідження їх хімічного складу для корекції порушень в організмі в зонах впливу аварії на ЧАЕС // Наука - Чорнобиль: Тези наук. - практич. конф. (1-2 квітня 1999 р.). - Київ: Мін.-во України з питань надзвич. ситуацій, 1999. - С. 203-204.

11. Сидорик Е.П., Дружина Н.А., Бурлака А.П., Моісеєв А.Ю. Повышение порога устойчивости к радиационному канцерогенезу в связи с аварией на ЧАЭС на основе регуляции прооксидантно-антиоксидантного баланса и применения антирадикальных препаратов природного происхождения // Тезисы ІІ съезда онкологов стран СНГ (23-26 мая 2000 г.). - Экспериментальная онкология. - 2000. - № 22. - С. 96.

12. Сидорик Е.П., Бурлака А.П., Дружина Н.А., Моисеев А.Ю. Механизм действия ионизирующей радиации низкой интенсивности на мембраны клеток // Тезисы IV съезда по радиационным исследованиям (20-24 ноября 2001 г.). - Москва: Изд. - во Российского университета дружбы народов, 2001. - т. 1. - С. 314.

13. Дружина М.О., Бурлака А.П., Моісеєв А.Ю., Сидорик Є.П. Віддалені наслідки пролонгованого опромінення як результат порушень вільнорадикальних процесів в організмі // Тези ІІІ з'їзду з радіаційних досліджень (21-25 травня 2003 р.). - Київ: Фітосоціоцентр, 2003. - С. 32.

Размещено на Allbest.ru

...