Вплив кислото-лужного стану на показники мінерального обміну в організмі щурів різного віку, отруєних кадмієм

Размещено на http://allbest.ru

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Постійність кислотно-лужного стану організму є необхідною умовою його повноцінної життєдіяльності, що пов'язана з високою біохімічною реактивністю іонів Гідрогену, від концентрації яких залежить активність багатьох ферментів, функціональна діяльність органів і систем (Мельничук Д.О., 1989; Протункевич О.О., 1998). Під впливом несприятливих умов зовнішнього середовища виснажуються буферна ємність і лужний резерв у тканинах, виникає функціональна напруженість в органах і системах, які беруть участь у регуляції кислотно-лужного стану в організмі тварин. Порушення кислотно-лужного гомеостазу як у бік ацидозу, так і алкалозу, пов'язані із цілою низкою метаболічних перетворень, які впливають на фізіологічні функції та загальний стан організму.

Важкі метали, які надходять в організм людей і тварин з їжею, водою та повітрям, накопичуються в ньому, створюючи передумови для розвитку стадійних токсикозів, які здатні до прогресування та генерації патологічного процесу. Вони зумовлюють збільшення вмісту токсичних продуктів у кровоносній системі й органах, здійснюють негативний вплив на функціональний стан організму. Характер розподілу важких металів і ступінь їхнього накопичення в тканинах залежить від спорідненості з різними структурами та біохімічними компонентами тканин і органів, щільності утворення комплексів і швидкості елімінації (Ballatory W., 1991; Трахтенберг І.М., 1994).

Серед глобальних забруднювачів довкілля Кадмій займає одне із провідних місць, оскільки, потрапивши до організму тварин, накопичується у тканинах печінки та нирок, здатний утворювати біокомплекси з металотіонеїнами, порушувати окисно-відновні процеси. Активація процесів пероксидного окиснення ліпідів є важливим етапом токсичного прояву кадмієвої інтоксикації, внаслідок чого порушується активність мембранозв'язаних ферментів, транспорт іонів і проникність клітинних мембран (Авцын А.П, 1991; Османов И.М., 1996). Зміни структури та проникності біомембран за умов токсичної дії солей Кадмію є однією із причин виникнення дисбалансу ензимних систем у клітині, що призводить до зміни гомеостазу організму. Надходження солей Кадмію до організму зумовлює порушення білкового, ліпідного, вуглеводного, а також і мінерального обміну. Викликані зміни макро- та мікроелементного складу організму отруєних тварин порушують перебіг багатьох метаболічних процесів.

Віковий аспект тварин є одним із багатьох важливих чинників, який впливає на розвиток токсичного ефекту в організмі (Тимофеев В.П., 1993; Трахтенберг І.М., 2004). Істотну роль у підвищеній чутливості організму до важких металів відіграють вікові відмінності в метаболічних процесах у тварин. Біотрансформація отрут у молодому організмі, у зв'язку з високим рівнем обмінних процесів, може призвести до утворення більш токсичних продуктів метаболізму. Тому дія токсичних речовин, яка завдає ушкоджень, у молодому організмі є більш вираженою, ніж у дорослому.

У сучасній науковій літературі питання впливу кислотно-лужного стану на вміст Кадмію та показники мінерального обміну в організмі отруєних тварин у віковому аспекті є достатньо не розкритим. Не з'ясовано вплив кадмієвої інтоксикації на мінеральний обмін отруєних щурів різних вікових груп і способи її корекції шляхом зміни параметрів кислотно-лужного стану організму.

Цим зумовлено пріоритетність досліджень, скерованих на вивчення вікових змін показників кислотно-лужного стану організму та мінерального обміну за умов токсичного впливу важких металів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є частиною науково-дослідної роботи кафедри біохімії тварин, якості і безпеки сільськогосподарської продукції Навчально-наукового інституту ветеринарної медицини та якості і безпеки продукції тваринництва Національного аграрного університету з 2001 по 2005 рр. на тему: “Вплив кислотно-лужного стану на характер біологічної міграції важких металів в організмі тварин” (№ держреєстрації 0101U001700).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - дослідити вплив змін параметрів кислотно-лужного стану крові на вміст Кадмію та показники мінерального обміну в організмі щурів різного віку, отруєних кадмію сульфатом.

Для досягнення мети було поставлено наступні завдання:

розробити біологічні моделі введення щурів 3-, 6- та 18-місячного віку у стан метаболічного ацидозу та алкалозу до та після отруєння кадмію сульфатом;

дослідити вплив змін параметрів кислотно-лужного стану організму на вміст Кадмію у крові та органах отруєних щурів різного віку;

вивчити вплив змін параметрів кислотно-лужного стану організму на вміст Натрію, Калію, Кальцію, Магнію та неорганічного Фосфору у крові отруєних щурів різних вікових груп;

дослідити вплив змін параметрів кислотно-лужного стану організму на вміст мікроелементів - Купруму, Цинку, Феруму у крові та органах отруєних щурів 3-, 6- і 18-місячного віку;

порівняти біологічні моделі введення щурів різного віку у стан метаболічного ацидозу та алкалозу до та після отруєння кадмію сульфатом для профілактики кадмієвої інтоксикації і корекції показників мінерального обміну.

Об'єкт дослідження - вплив змін параметрів кислотно-лужного стану на вміст Кадмію та показники мінерального обміну в організмі щурів різного віку, отруєних кадмію сульфатом.

Предмет дослідження - кров, печінка, нирки, селезінка, серце та легені в отруєних кадмію сульфатом щурів 3-, 6- та 18-місячного віку при експериментальному метаболічному ацидозі та алкалозі.

Методи дослідження - біохімічні, спектральні, спектрофотометричні, потенціометричні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше було розроблено біологічні моделі введення щурів 3-, 6- та 18-місячного віку у стан експериментального метаболічного ацидозу й алкалозу до та після отруєння кадмію сульфатом, а також досліджено показники кислотно-лужного стану та мінерального обміну розроблених експериментальних моделей. Встановлено, що застосування експериментальної моделі стану метаболічного ацидозу, який посилюється після отруєння кадмію сульфатом, впливає на зниження вмісту Кадмію у крові та органах дослідних тварин. Це більш виражено виявляється в організмі щурів 3-місячного віку. Зазначено, що отруєння кадмію сульфатом викликає різноспрямовані зміни вмісту макро- та мікроелементів у крові та органах щурів 3-, 6- та 18-місячного віку. Встановлено, що використання моделей стану експериментального метаболічного ацидозу й алкалозу після отруєння кадмію сульфатом сприяє нормалізації показників мінерального обміну в організмі щурів усіх вікових груп. Виявлено також, що біологічна модель стану експериментального метаболічного ацидозу, у порівнянні з алкалозом, після отруєння кадмію сульфатом є більш ефективною для корекції кадмієвої інтоксикації й показників мінерального обміну в організмі отруєних щурів 3- та 6-місячного віку.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведених досліджень доводять можливість впливу змін параметрів кислотно-лужного стану організму на зниження вмісту Кадмію та нормалізацію показників мінерального обміну в організмі щурів 3-, 6- і 18-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом. Експериментальні моделі змін показників кислотно-лужного стану можуть бути використані для корекції токсичного впливу важких металів на організм тварин, а також - рекомендовані до використання у навчальному процесі в закладах біологічного, ветеринарного та медичного профілів. Отримані результати досліджень є основою для науково обгрунтованої корекції мінерального обміну отруєних важкими металами тварин, які перебувають на забруднених територіях.

Особистий внесок здобувача. Відповідно до поставленої мети та завдань, дисертантом проведено аналіз літературних даних за темою дисертації, експериментальні дослідження, їхня статистична обробка, написання та оформлення дисертації. Формулювання завдань роботи, планування напрямку досліджень, розробка методів і схеми досліду, інтерпретацію отриманих результатів здійснено з науковим керівником. Усі експериментальні дослідження проведено автором самостійно.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на: Міжнародній науково-практичній конференції “Ветеринарна медицина - 2004: сучасні аспекти розробки, маркетингу і виробництва ветеринарних препаратів” (24-31 травня 2004 р., АР Крим, м. Феодосія); Міжнародній науково-практичній конференції “Біологічні основи продуктивності та здоров'я тварин” (10-11 червня 2004 р., м. Львів); Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми біохімії, фізіології та функціональної морфології продуктивних тварин” (24-25 листопада 2005 р., м. Дніпропетровськ); IV, V конференції професорсько-викладацького складу та аспірантів Навчально-наукового інституту ветеринарної медицини та якості і безпеки продукції АПК (м. Київ, 2005-2006 рр.); II, III Міжнародній науковій конференції студентів та аспірантів “Молодь та поступ біології” (21-24 березня 2006 р., 23-27 квітня 2007 р., м. Львів); Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів “Молоді вчені у вирішенні проблем аграрної науки і практики” (15-16 червня 2006 р., м. Львів); Международной научно-производственной конференции “Актуальные проблемы ветеринарной патологии и морфологии животных, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Авророва А.А.” (22-23 июня 2006 г., Россия, г. Воронеж); Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасність та майбутнє аграрної науки та виробництва” (19-20 жовтня 2006 р., м. Львів); IX Українському біохімічному з'їзді (24-27 жовтня 2006 р., м. Харків); на V державній науково-практичній конференції “Аграрна наука-виробництву” (23-25 листопада 2006 р., м. Біла Церква).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 16 робіт, з них 7 статей у фахових наукових виданнях, що входять до переліку ВАК України, 3 статті у наукових журналах та збірниках праць, 5 тез у матеріалах і збірниках конференцій та 1 методичні рекомендації.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів та методів досліджень, результатів експериментальних досліджень, аналізу та узагальнення результатів досліджень, висновків, списку використаної літератури, що містить 282 джерела, із них - 67 зарубіжних авторів, додатків. Робота викладена на 148 сторінках комп'ютерного тексту, ілюстрована 23 таблицями та 2 рисунками.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводились на базі кафедри біохімії тварин, якості і безпеки сільськогосподарської продукції, віварію Навчально-наукового інституту ветеринарної медицини та якості і безпеки продукції тваринництва. У дослідах було використано білих безпородних щурів науково-виробничого центру лабораторного тваринництва Навчально-наукового інституту ветеринарної медицини та якості і безпеки продукції тваринництва різних вікових груп: 3-місячного віку (періоду статевого дозрівання, молоді); 6-місячного віку (періоду статевої зрілості, дорослі) і 18-місячного віку (періоду старості, старі).

Отруєння щурів кожної вікової групи проводилось упродовж 14 діб внутрішньочеревним введенням кадмію сульфату, який попередньо розчиняли в 0,9 - му % розчині натрію хлориду, з розрахунку 0,134 мг/100г маси тіла тварини, що становить 1/50 LD₅₀ (Филов В.А., 1988; Трахтенберг И.М., 1994). Щурам інтактної групи за схемою досліду вводили відповідний об'єм 0,9 - го % розчину натрію хлорид.

Стан експериментального метаболічного ацидозу та алкалозу викликали шляхом внутрішньочеревного введення амонію хлориду та натрію бікарбонату відповідно. Амонію хлорид застосовували з розрахунку 20 мг/100г маси тіла тварини, натрію бікарбонат - 45 мг/100г маси тіла тварини (Синєок Л.Л., 1976; Мельничук Д.А., 1980).

Експериментальні дослідження на щурах кожної вікової групи проводилися за наступною схемою: I група - інтактні щури; II - щури, отруєні кадмію сульфатом; III - щури, отруєні кадмію сульфатом, а починаючи із 15 доби, введені у стан експериментального метаболічного ацидозу; IV - щури, які знаходились у стані експериментального метаболічного ацидозу, а починаючи із 15 доби, отруєні кадмію сульфатом; V - щури, отруєні кадмію сульфатом, а починаючи із 15 доби, введені у стан експериментального метаболічного алкалозу; VI - щури, які знаходились у стані експериментального метаболічного алкалозу, а починаючи із 15 доби, отруєні кадмію сульфатом.

Показники кислотно-лужного стану (КЛС) крові - величину рН, показники pCO₂, pO₂, величину зсуву буферних основ (ЗБО), концентрацію НСО₃- та загальної вуглекислоти (CO_{2 заг.}) визначали на мікроаналізаторі Blood Gas Analyzer “Radelkis” (Угорщина). Визначення вмісту Натрію, Калію, Кальцію, Магнію та неорганічного Фосфору в плазмі крові проводилося на біохімічному аналізаторі “Microlab 200” (Нідерланди). Вміст Кадмію, Купруму, Цинку та Феруму у крові, печінці, нирках, селезінці, серці та легенях визначали за допомогою спектрохімічного методу, використовуючи режим абсорбції на атомно-абсорбційному спектрофотометрі AAS-30 (Німеччина) (Хавезов О., 1983; Шинкаренко В.К., 1996).

Результати досліджень оброблено загальноприйнятими методами варіаційної статистики за допомогою комп'ютерної програми MS Excel із використанням критерію Стьюдента (Кучеренко М.Є. та ін., 2001).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Нині залишаються нерозкритими питання залежності інтенсивності накопичення та зменшення токсичного впливу Кадмію на організм людини і тварин від характеру змін параметрів КЛС. Відомо, що змінюючи величину рН крові можна впливати на ступінь дисоціації важких металів та їхню розчинність, що в подальшому зменшує їх токсичну дію на організм (Мельничук Д.О., 2000).

За умов отруєння щурів 3-місячного віку кадмію сульфатом змінюються значення показників КЛС крові (табл.1). При цьому величина рН крові отруєних щурів змінюється в кислу сторону та становить 7,21 ± 0,05, порівняно з величиною рН крові в інтактних тварин 7,35 ± 0,05. Відзначено вірогідне зменшення рівня рСО₂ крові на 21,4 %, порівняно з інтактними тваринами. Також спостерігається вірогідне зменшення у крові концентрації НСО₃- на 19,6 % та загальної вуглекислоти - на 25,5 %, порівняно із цими показниками в інтактних тварин.

Відомо, що зміщення величини рН крові щурів у кислий бік, за умов отруєння важкими металами, призводить до зменшення спорідненості гемоглобіну із Оксигеном (Тель Л.З., 1994). Тому в організмі щурів різних вікових груп, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, виникає наступний ланцюг реакцій: метаболічний ацидоз, погіршуючи умови оксигенації тканин, зумовлює тканинну гіпоксію, яка, своєю чергою, призводить до подальшого посилення стану метаболічного ацидозу (Мельничук Д.О., 2000). Для характеристики вікових змін параметрів КЛС організму отруєних щурів було проведено дослідження із введенням амонію хлориду та натрію бікарбонату, які експериментально моделюють стан метаболічного ацидозу та алкалозу.

Аналіз результатів проведених досліджень (табл. 1) свідчить, що у щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, показники кислотно-лужного стану крові вірогідно відрізняються від показників крові в отруєних тварин. Натомість за умов введення щурів у стан метаболічного ацидозу та отруєння кадмію сульфатом вони мають лише тенденцію до зменшення.

Таблиця 1. Показники кислотно-лужного стану крові щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, та за умов його змін (М ± m, n = 10)

Примітка. Тут і далі в таблицях * - зміни вірогідні відносно показників інтактних щурів (Р<0,05);

** - зміни вірогідні відносно показників щурів, отруєних кадмію сульфатом (Р<0,05).

Так, в отруєних щурів 3-місячного віку та введених у стан метаболічного ацидозу, величина рН крові становить 7,13 ± 0,06, порівняно з величиною рН крові в отруєних тварин 7,21 ± 0,05; рівень рСО₂ вірогідно зменшується на 23,6 %, концентрація НСО₃- - на 22,3 %, порівняно із цими показниками у тільки отруєних тварин. Також вірогідно зменшуються вміст загальної вуглекислоти та рівень рО₂ крові - на 31,4 та 19,8 % відповідно.

У щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного алкалозу, величина рН крові становить 7,38 ± 0,05, порівняно з величиною рН крові у тільки отруєних тварин 7,21 ± 0,05, що може свідчити про накопичення лужних еквівалентів у крові. Рівень рСО₂ та концентрація НСО₃- крові підвищуються в середньому на 39,2 % і вміст загальної вуглекислоти - на 57,4%, порівняно із такими показниками у тільки отруєних тварин. На надлишок буферних основ крові вказує збільшення величини ЗБО з - 9,20 ± 0,68 до 5,10 ± 0,39 ммоль/л. У щурів 3-місячного віку, що були введені у стан метаболічного алкалозу і отруєні кадмію сульфатом, величина рН крові становить 7,27 ± 0,05, по відношенню до величини рН крові у тільки отруєних тварин 7,21 ± 0,05. Рівень рСО₂ крові вірогідно підвищується на 42,4 %, концентрація НСО₃- - на 31,3 % і вміст загальної вуглекислоти - на 51,2 %, порівняно із цими показниками у тільки отруєних тварин. Результати проведених досліджень (табл. 2) свідчать, що в отруєних щурів 6-місячного віку величина рН крові становить 7,32 ± 0,05, порівняно з величиною рН крові в інтактних тварин 7,38 ± 0,06. Відзначається вірогідне зменшення рівня рСО₂ крові на 19 %, загальної вуглекислоти - на 16 %, тенденція до зменшення концентрації НСО₃-, порівняно із цими показниками в інтактних тварин.

Таблиця 2. Показники кислотно-лужного стану крові щурів 6-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, та за умов його змін (М ± m, n = 10)

У щурів 6-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, величина рН крові становить 7,21 ± 0,06, порівняно із величиною рН крові у тільки отруєних тварин 7,32 ± 0,05. Рівень рСО₂ крові вірогідно зменшується на 28,5 %, концентрація НСО₃- - на 41,7 %, вміст загальної вуглекислоти - на 27,2 %, порівняно із цими показниками у тільки отруєних тварин. Величина ЗБО крові знижена з - 9,62 ± 0,70 до - 16,20 ± 1,10 ммоль/л, що свідчить про посилення у щурів стану метаболічного ацидозу. За умов введення щурів 6-місячного віку у стан метаболічного ацидозу та отруєння, величина рН крові становить 7,19 ± 0,05, порівняно з величиною рН крові у тільки отруєних тварин 7,32 ± 0,05. Концентрація НСО₃- у крові вірогідно зменшується на 38,7 %, рівень загальної вуглекислоти - на 20 %, рО₂ - на 30,7 %, порівняно із цими показниками у тільки отруєних тварин.

У щурів 6-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного алкалозу, величина рН крові становить 7,54 ± 0,06, порівняно з величиною рН крові у тільки отруєних тварин 7,32 ± 0,05 (табл. 2). Вірогідно підвищується рівень рСО₂ крові на 37,8 %, концентрація НСО₃- - на 31,8 %, рівень загальної вуглекислоти - на 37,8 %, порівняно із цими показниками у тільки отруєних тварин. Величина ЗБО крові становить 11,74 ± 0,90, порівняно із цією величиною у тільки отруєних тварин - 9,62 ± 0,70 ммоль/л. За умов введення щурів 6-місячного віку в стан метаболічного алкалозу та отруєння встановлено подібний характер змін показників КЛС крові.

Аналіз результатів, наведених у табл. 3, свідчить, що в отруєних щурів 18-місячного віку величина рН крові становить 7,23 ± 0,05, порівняно з величиною рН крові в інтактних тварин 7,30 ± 0,05.

Таблиця 3. Показники кислотно-лужного стану крові щурів 18-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, та за умов його змін (М ± m, n = 10)

Рівень рСО₂ у крові вірогідно зменшується на 26 %. Відзначається також зменшення концентрації НСО₃^- і загальної вуглекислоти в середньому на 29,4 %, порівняно із цими показниками в інтактних тварин.

В отруєних щурів 18-місячного віку та введених у стан метаболічного ацидозу, величина рН крові становить 7,18 ± 0,06, порівняно з величиною рН крові у тільки отруєних тварин 7,23 ± 0,05. Знижується рівень рСО₂ і вміст загальної вуглекислоти в середньому на 15,8 %, а концентрація НСО₃- - на 18 %, порівняно із цими показниками у тільки отруєних тварин. Такі зміни параметрів КЛС крові є характерними й за умов введення щурів 18-місячного віку у стан метаболічного ацидозу та отруєння кадмію сульфатом.

За умов отруєння щурів 18-місячного віку кадмію сульфатом та введення в стан метаболічного алкалозу, величина рН крові становить 7,38 ± 0,05, порівняно з величиною рН крові у тільки отруєних тварин 7,23 ± 0,05 (табл. 3). Рівень рСО₂ крові вірогідно зростає на 44,7 %, концентрація НСО₃- - на 58,8 %, вміст загальної вуглекислоти - на 37,4 %, відносно цих показників у тільки отруєних тварин. Величина ЗБО крові збільшується до значень 8,54 ± 0,65, порівняно із цією величиною у тільки отруєних тварин - 10,40 ± 0,83. Така спрямованість змін у показниках КЛС крові спостерігається і за умов введення щурів у стан метаболічного алкалозу та отруєння кадмію сульфатом.

Таким чином, результати проведених досліджень свідчать, що в організмі отруєних кадмію сульфатом щурів 3-, 6- та 18-місячного віку, існують, можливо, два альтернативних варіанти метаболічних порушень, які відображують розвиток стану метаболічного ацидозу та алкалозу.

Аналіз результатів, наведених у табл. 4, свідчить, що підвищений вміст Кадмію встановлено у крові щурів 3- та 6-місячного віку в 17, а щурів 18-місячного віку - в 6 разів більше, порівняно з інтактними тваринами.

Таблиця 4. Вміст Кадмію у крові отруєних щурів різного віку та за умов змін параметрів кислотно-лужного стану, мг/л (М ± m, n = 10)

Зміна параметрів КЛС організму та характер введення Кадмію мають значення для вмісту його у крові дослідних тварин. Так, у 3-місячних щурів, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, у крові вміст Кадмію вірогідно знижується на 45,2 %, порівняно тільки з отруєними щурами. У 6- та 18-місячних щурів вміст його вірогідно знижується на 35 і 22 % відповідно. Встановлено, що в щурів 3-місячного віку, отруєних і введених у стан метаболічного алкалозу, вміст Кадмію вірогідно знижується на 22,2 %, порівняно тільки з отруєними тваринами.

Таким чином, у крові щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного ацидозу, відзначено значне зниження вмісту Кадмію у крові, відносно його вмісту у тільки отруєних тварин. Аналіз результатів, наведених у табл. 5, свідчить, що в печінці вміст Кадмію в отруєних щурів 3-місячного віку зростає у 266,7 разів, у нирках - у 110,7 разів, порівняно з інтактними тваринами.

Таблиця 5 Вміст Кадмію в органах отруєних щурів 3-місячного віку та за умов змін параметрів кислотно-лужного стану, мг/кг (М ± m, n = 10)

У селезінці вміст Кадмію зростає у 40,7 разів, у серці - у 36 разів, у легенях - у 38 разів, порівняно з інтактними тваринами. Збільшення вмісту Кадмію встановлено також і в досліджуваних органах отруєних щурів 6- та 18-місячного віку. Зміна показників КЛС організму отруєних щурів у бік метаболічного ацидозу сприяє зниженню його вмісту. Так, у щурів 3-місячного віку в печінці вміст Кадмію на 44 % нижче, у нирках - на 56,5 %, порівняно тільки з отруєними тваринами. У селезінці вміст Кадмію на 36,8 %, у серці й легенях у середньому на 19,4 % нижче. У щурів, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного алкалозу, у печінці вміст останнього на 31,5 %, у нирках - на 33,2 %, у селезінці - на 15,8 % нижче, відносно тільки отруєних тварин. Тенденція до зменшення вмісту Кадмію спостерігається в серці та легенях у щурів, отруєних кадмію сульфатом та за різних умов введення стан метаболічного алкалозу. У щурів 6- та 18-місячного віку вміст Кадмію значно знижується за моделі стану експериментального метаболічного ацидозу, який посилюється після отруєння. Так, у щурів 6-місячного віку в печінці вміст цього металу вірогідно знижується на 30,8 %, у нирках - на 34,6 %, порівняно тільки з отруєними тваринами. У печінці та нирках щурів 18-місячного віку вміст Кадмію знижується на 23,5 та 30 % відповідно.

Отже, результати проведених досліджень свідчать, що найбільшу ефективність корекції вмісту Кадмію в організмі щурів усіх вікових груп встановлено за стану експериментального метаболічного ацидозу, який посилюється після отруєння кадмію сульфатом, що особливо виражено у щурів 3-місячного віку.

Аналіз результатів, наведених у табл. 6, свідчить, що в отруєних щурів 3-місячного віку у крові вміст Натрію вірогідно знижується на 14,2 %, вміст Калію збільшується на 42,3 %, порівняно з їхнім вмістом в інтактних тварин.

Таблиця 6 Вміст макроелементів у крові щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, та за умов змін параметрів кислотно-лужного стану, ммоль/л (М ± m, n = 10)

Такі зміни вказаних макроелементів у плазмі крові, можливо, пов'язані з компенсацією ацидозу та зумовлені порушеннями буферної ємності крові. Збільшення вмісту Калію є характерним для метаболічного ацидозу та обумовлено виходом його із клітини з надходженням іонів Гідрогену (Aggett P., 1985; Тель Л.З., 1994). Так, в отруєних щурів 3-місячного віку у крові вміст Кальцію та Магнію вірогідно збільшується на 52,7 та 37,8 % відповідно, вміст неорганічного Фосфору знижується на 43 %, відносно їхнього вмісту в інтактних тварин. Такі зміни вмісту досліджуваних макроелементів, що менш виражені, відзначено й у крові отруєних щурів 6- та 18-місячного віку. У щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного ацидозу, у крові вміст Натрію вірогідно не змінюється, порівняно тільки з отруєними тваринами. Вміст Калію та Магнію знижується в середньому на 18,2 %, вміст Кальцію - на 27,8 %. В отруєних щурів 3-місячного віку та введених у стан метаболічного алкалозу, у крові вміст Калію, Кальцію та Магнію знижується в середньому на 17 %, порівняно з їхнім вмістом у тільки отруєних тварин. У щурів 6-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного ацидозу, у крові вміст Калію і Магнію знижується в середньому на 14,3 %, Кальцію - на 27 %, натомість в отруєних щурів 18-місячного віку, у різних експериментальних моделях змін параметрів КЛС, у крові спостерігаються тенденції до змін вмісту усіх досліджуваних макроелементів. Спостерігається тенденція до збільшення вмісту неорганічного Фосфору у крові отруєних щурів 3-, 6- та 18-місячного віку в різних експериментальних моделях змін параметрів КЛС.

Відомо, що Кадмій може впливати на метаболізм і функції таких мікроелементів, як Купрум, Цинк та Ферум, які відіграють важливе значення в багатьох біохімічних процесах в організмі тварин (Смоляр В.И., 1987). Аналіз результатів проведених досліджень свідчить, що в отруєних щурів 3-місячного віку у крові вміст Купруму зростає у 1,7 раза, Цинку у 2,3 раза, а вміст Феруму зменшується у 1,6 раза, порівняно з їхнім вмістом в інтактних тварин (табл. 7).

Таблиця 7. Вміст Купруму, Цинку та Феруму у крові щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, та за умов змін параметрів кислотно-лужного стану, мг/л (М ± m, n = 10)

Збільшення вмісту Купруму, Цинку та зменшення - Феруму встановлено також і в крові отруєних щурів 6- та 18-місячного віку. У щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного ацидозу, у крові вміст Купруму вірогідно знижується на 17,3 %, Цинку - на 31 %, а вміст Феруму збільшується на 27 %, порівняно з їхнім вмістом у тільки отруєних тварин. У щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного алкалозу, у крові вміст Цинку вірогідно знижується на 20 %. У щурів 6-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного ацидозу, у крові вміст Цинку вірогідно знижується на 30 %, натомість в отруєних щурів 18-місячного віку, у різних експериментальних моделях змін параметрів КЛС, у крові вірогідних змін вмісту цих мікроелементів не встановлено, порівняно з їхнім вмістом у тільки отруєних тварин.

Аналіз результатів, наведених у табл. 8, свідчить про збільшення вмісту Купруму в печінці та нирках отруєних щурів 3-, 6- та 18-місячного віку, порівняно з інтактними тваринами. За використання моделі стану експериментального метаболічного ацидозу, який посилюється після отруєння, встановлено зниження вмісту Купруму в дослідних щурів усіх вікових груп. Так, у щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного ацидозу, у печінці вміст Купруму вірогідно знижується на 31 %, у нирках - на 47,3 %, порівняно тільки з отруєними тваринами. У щурів 6-місячного віку вміст Купруму в цих органах знижується в середньому на 27,4 %.

Таблиця 8. Вміст Купруму в печінці та нирках щурів 3-, 6- та 18-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, та за умов змін параметрів кислотно-лужного стану, мг/кг (М ± m, n = 10)

У щурів 18-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, у печінці та нирках вміст Купруму виявляється вірогідно зниженим на 22,5 та 17,7 % відповідно, порівняно тільки з отруєними тваринами. У щурів 3-місячного віку в селезінці вміст Купруму вірогідно збільшується на 43,5 %, натомість у щурів 6- та 18-місячного віку в селезінці, серці та легенях вірогідних змін його вмісту не встановлено.

Аналіз результатів, наведених у табл. 9, свідчить, що у щурів усіх вікових груп, отруєних кадмію сульфатом, у печінці та нирках вміст Феруму підвищується, а в селезінці знижується, порівняно з інтактними тваринами. Підвищення вмісту Феруму в печінці та нирках зумовлено тим, що Кадмій здатний блокувати включення Феруму в протопорфіринове кільце на етапі синтезу гему (Бурчинский С.Г., 1982).

Таблиця 9. Вміст Феруму в печінці, нирках і селезінці щурів 3-, 6- та 18-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, та за умов змін параметрів кислотно-лужного стану, мг/кг (М ± m, n = 10)

Відомо, що в селезінці постійно відбувається фагоцитоз зрілих еритроцитів та руйнування гемоглобіну. Звільнений при цьому Ферум накопичується у складі білка - феритину. Ці ж функції здійснюються печінкою та нирками (Москалев Ю.И., 1985). Тому, ймовірно, за умов отруєння Кадмієм, підвищення вмісту Феруму в печінці, нирках і зниження його вмісту в селезінці, можна вважати як перерозподіл ферумдепонуючої функції між цими органами. У щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, у печінці вміст Феруму вірогідно знижується на 15,7 %, порівняно тільки з отруєними тваринами. За різних умов введення у стан метаболічного ацидозу щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом, у нирках вміст Феруму знижується в середньому на 14,8 %. За умов введення у цей стан щурів 6-місячного віку до та після отруєння Кадмієм у печінці вміст Феруму вірогідно знижується на 31,6 та 19,7 % відповідно, натомість у нирках спостерігається тенденція до зниження його вмісту, відносно тільки отруєних тварин. У щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом та введених у стан метаболічного алкалозу, у печінці вміст Феруму вірогідно знижується на 14,6 %, у нирках - на 18,8 %, відносно тільки отруєних тварин. За умов введення у стан метаболічного алкалозу щурів 6-місячного віку до та після отруєння Кадмієм у печінці вміст Феруму знижується в середньому на 19,3 %, натомість у нирках спостерігається тенденція до його зниження. У щурів 3- і 6-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, у селезінці вміст Феруму вірогідно підвищується на 15,5 та 37,5 % відповідно, порівняно тільки з отруєними тваринами. В отруєних щурів 18-місячного віку та різних моделях змін параметрів КЛС в печінці, нирках, селезінці вірогідних змін вмісту Феруму не встановлено, порівняно тільки з отруєними тваринами. У серці та легенях у щурів різного віку відзначається тенденція до зниження вмісту Феруму.

Аналіз результатів проведених досліджень також свідчить, що у щурів усіх вікових груп у печінці, нирках, серці та легенях вміст Цинку вірогідно підвищується, натомість у селезінці його вміст виявляється зниженим, порівняно з інтактними тваринами. У щурів 3-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, у печінці та нирках вміст Цинку знижується в середньому на 32,4 %, порівняно тільки з отруєними тваринами. У щурів 6-місячного віку, у тих же умовах, у печінці та нирках вміст Цинку вірогідно знижується на 40,3 та 26,2 % відповідно, натомість у щурів 18-місячного віку в цих органах його вміст виявляється зниженим у середньому на 16,2 %, порівняно тільки з отруєними тваринами. У щурів 3- та 6-місячного віку, отруєних кадмію сульфатом і введених у стан метаболічного ацидозу, у селезінці вміст Цинку підвищується у середньому на 19,7 %, натомість у щурів 18-місячного віку спостерігається лише тенденція до його підвищення. У серці та легенях отруєних щурів різного віку відзначається менш виражена корекція вмісту Цинку в різних експериментальних моделях змін параметрів КЛС крові.

Таким чином, запропоновано біологічні моделі стану експериментального метаболічного ацидозу та алкалозу в організмі отруєних кадмію сульфатом щурів 3-, 6- та 18-місячного віку, які дозволяють знижувати вміст Кадмію у крові й органах та нормалізувати показники мінерального обміну до межі фізіологічних величин. Встановлено, що біологічна модель стану експериментального метаболічного ацидозу, у порівнянні з алкалозом, після отруєння кадмію сульфатом є більш ефективною для корекції кадмієвої інтоксикації і показників мінерального обміну в організмі отруєних щурів 3- та 6-місячного віку.

ВИСНОВКИ

1. Розроблено біологічні моделі введення щурів 3-, 6- та 18-місячного віку у стан метаболічного ацидозу та алкалозу до та після отруєння кадмію сульфатом. В умовах стану експериментального метаболічного ацидозу та алкалозу, викликаного шляхом отруєння кадмію сульфатом щурів різних вікових груп спостерігається:

а) посилення стану метаболічного ацидозу шляхом введення щурам різного віку амонію хлориду після отруєння Кадмієм, на що вказує зменшення величини рН крові, рівня рСО₂, концентрації НСО₃- та вмісту загальної вуглекислоти, порівняно із цими показниками у тільки отруєних тварин, яке найбільш виражено у щурів 3- та 6-місячного віку;

б) виникнення стану метаболічного алкалозу шляхом введення щурам усіх вікових груп натрію бікарбонату як до, так і після отруєння Кадмієм, супроводжується зміною показників кислотно-лужного стану крові щурів, характерних для цього стану, порівняно з такими показниками у тільки отруєних тварин.

2. При використанні моделі змін параметрів кислотно-лужного стану організму щурів у бік метаболічного ацидозу після отруєння кадмію сульфатом встановлено найбільшу ефективність корекції вмісту Кадмію в організмі тварин в усіх вікових групах, особливо у щурів 3-місячного віку: вірогідне зниження вмісту його у крові на 45,2 %, у печінці - на 44 %, у нирках - на 56,5 %, у селезінці - на 36,8 %, у серці та легенях - на 19,4 %, порівняно тільки з отруєними тваринами.

3. Встановлено певні особливості в показниках мінерального обміну в організмі щурів, як отруєних кадмію сульфатом, так і за умов змін параметрів кислотно-лужного стану в усіх вікових групах тварин:

а) за умов отруєння кадмію сульфатом у крові щурів 3-, 6- та 18-місячного віку спостерігаються односпрямовані кількісні зміни макроелементного складу: підвищується вміст Калію, Кальцію, Магнію, знижується - Натрію та неорганічного Фосфору, відносно їхнього вмісту в інтактних тварин, що свідчить про зміни буферної ємності крові;

б) відзначено більш виражені зміни вмісту Калію, Кальцію та Магнію у крові щурів 3-місячного віку за моделі стану метаболічного ацидозу, який посилюється після отруєння: вміст Калію та Магнію вірогідно знижується на 18,2 %, Кальцію - на 27,8 %, порівняно з їхнім вмістом у тільки отруєних тварин.

4. За умов отруєння щурів 3-, 6- та 18-місячного віку кадмію сульфатом спостерігаються односпрямовані зміни вмісту мікроелементів: у крові вміст Купруму, Цинку вірогідно підвищується, а вміст Феруму знижується, у печінці, нирках підвищується вміст вказаних елементів, порівняно з їхнім вмістом в інтактних тварин. Встановлено також зміни вмісту Купруму, Цинку та Феруму в селезінці, серці і легенях щурів, отруєних кадмію сульфатом, що вказує на порушення обміну цих мікроелементів в організмі тварин.

5. Виражену корекцію вмісту мікроелементів в організмі отруєних щурів відзначено за моделі стану експериментального метаболічного ацидозу, який посилюється після отруєння Кадмієм: у крові щурів 3-місячного віку вміст Купруму та Цинку вірогідно знижується на 17 і 31 % відповідно, Феруму підвищується на 27 %, відносно їхнього вмісту у тільки отруєних тварин; у печінці вміст Купруму та Цинку знижується в середньому на 32 %, Феруму - на 15,7 %; у нирках вміст Купруму та Цинку вірогідно знижується на 47 і 31 % відповідно, Феруму - на 14,5 %.

6. Показано, що біологічна модель стану експериментального метаболічного ацидозу, який посилюється після отруєння кадмію сульфатом, є більш ефективною для корекції кадмієвої інтоксикації та нормалізації показників мінерального обміну, що особливо виражено в організмі отруєних щурів 3- та 6-місячного віку.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Хімічні методи визначення важких металів у біологічних зразках: Методичні рекомендації / Д.О. Мельничук, Н.М. Мельникова, М.П. Вовкотруб, І.В. Калінін , І.А. Шепельова, Є.А. Деркач, Н.М. Ворошилова. - К.: НАУ, 2005. - 52 с.

2. Мельникова Н.М., Калінін І.В., Шепельова І.А., Деркач Є.А., Ворошилова Н.М. Біохімічна характеристика крові щурів, токсикованих сульфатом кадмію та при зміні кислотно-лужного стану організму // Біологія тварин. - 2004. - Т. 6, № 1. - С. 302 - 305. Дисертантом проведено відбір зразків крові та проведення біохімічного дослідження.

3. Мельничук Д.О., Мельникова Н.М., Калінін І.В., Шепельова І.А., Ворошилова Н.М. Кислотно-лужний стан у отруєних тварин та його вплив у біологічній міграції кадмію // Міжвідомчий-тематичний збірник “Ветеринарна медицина”, вип. № 84, присвячений міжнародній науково-практичній конференції “Ветеринарна медицина - 2004: сучасні аспекти розробки, маркетингу і виробництва ветери...