Влияние органических растворителей на метаболические реакции печени, профилактика

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

на тему: «Влияние органических растворителей на метаболические реакции печени, профилактика»

Фоменко С.Е.

Кушнерова Н.Ф.

Чижова Т.Л.

В последнее время среди молодежи и подростков отмечается повышенный интерес к употреблению летучих веществ, вызывающих токсикоманию, что приводит к развитию ряда неврологических, гематологических нарушений, появлению признаков дисфункции печени [8,10]. Это делает необходимым изучение биохимических механизмов действия органических растворителей с целью профилактики и терапии последствий их токсического влияния.

В результате экспериментальных исследований был выделен и охарактеризован по составу растительный комплекс полифенолов (РКПФ) на основе отходов при переработке винограда [2], обладающих широким спектром биологической активности. Данный комплекс представляет собой водно-спиртовое извлечение (1:1) из гребней (кисти, освобожденные от ягод) культурного винограда Vitis vinifera L., основными компонентами которого являются катехины, их полимерные формы - проантоцианидины, феноловые кислоты, лейкоантоцианы, флавонолы, др.

Цель исследования - изучение профилактического влияния РКПФ на состояние липидного и углеводного обмена печени крыс в условиях ингаляционного воздействия ацетона, который относится к органическим растворителям и широко представлен в быту.

Методы. Эксперимент проведен на беспородных белых крысах-самцах, массой 180-200г. Растительный комплекс вводили профилактически (per os) в течение 2 недель в дозе 0,2 мл на 100г массы 1 раз в день, что соответствует 100 мг общих полифенолов в сутки. Затем животных помещали на 3 недели в затравочные камеры в условиях относительной влажности воздуха 40-60% при концентрации ацетона 200мг/м3. Контролем служили животные, содержащиеся в стандартных условиях вивария.

Таким образом, в ходе эксперимента были выделены следующие группы животных по 5 крыс в каждой: 1-я - контроль, 2-я - ингаляция парами ацетона, 3-я - введение РКПФ с последующей ингаляцией парами ацетона. Состояние углеводного обмена оценивали по содержанию глюкозы крови и концентрации НАД+ в гомогенате печени [7]. В ткани печени также определяли содержание основных показателей липидного обмена (нейтральные липиды, фосфолипиды и жирно-кислотный состав общих липидов). Экстракт общих липидов из ткани печени готовили по общепринятому методу. Хроматографическое распределение нейтральных липидов (НЛ) и их количественное определение проводили методом одномерной ТСХ [3]. Для разделения фракций фосфолипидов (ФЛ) использовали метод [11].

Количественный состав отдельных фракций выражали в % от общей суммы всех фракций НЛ и ФЛ, соответственно. Жирные кислоты идентифицировали путем сравнения как удерживаемых объектов в исследуемой смеси, так и стандартных препаратов метиловых эфиров жирных кислот (С14 - С24).

Результаты и обсуждение. Ингаляция парами ацетона в течение 3 недель сопровождалась снижением содержания глюкозы крови на 22% (4,42±0,12 против 5,62±0,16 мМ/л в контроле, P<0,001), что свидетельствует об истощении запасов гликогена печени. Метаболизм ацетона происходит главным образом в печени путем восстановления его в изопропанол и через окисление в ацетат и формиат с разрывом углеводородной цепи [4]. При этом восстановление альдегидов и кетонов в организме происходит с участием алкогольдегидрогеназы (АДГ), коферментом которой является НАД+, в связи, с чем было исследовано его содержание. Так, хроническое воздействие паров ацетона привело к снижению уровня НАД+ на 42% (0,207±0,013 против 0,356±0,016 мкМ/г в контроле, P<0,001). Аналогичная закономерность отмечается при этанольной интоксикации, сопровождающейся истощением пула НАД+ и блокированием каскада реакций цикла Кребса.

Исследование содержания НЛ в печени интоксицированных животных (Табл.1) выявило увеличение уровня триацилглицеринов (ТАГ) на 22% (P< 0,01), холестерина (ХС) на 12% (P< 0,05) при одновременном снижении его эфиров (ЭХС) на 16% (P< 0,01) по отношению к контрольным показателям. Полученные изменения можно рассматривать как типичную реакцию организма на токсический стресс. Выброс катехоламинов активирует реакции липолиза в жировой ткани. Увеличение ТАГ обусловлено их избыточным ресинтезом в печени из жирных кислот и глицерина, мобилизируемых при липолизе. Кроме того, ацетон является мощным индуктором ферментов микросомальной монооксигеназной системы печени [6], в том числе ферментов, ответственных за синтез ТАГ, что приводит к их накоплению и развитию жировой инфильтрации печени.

полифенол органический растворитель печень

Таблица 1. Содержания нейтральных липидов в печени крыс при ингаляционном воздействии ацетона на фоне профилактического введения растительного комплекса полифенолов (в процентах от суммы, М±м)

Примечание. Сравнение с контролем: * - P> 0,05; ** - P< 0,01; сравнение со 2-й группой: (1 - P<0,05; (3 - P<0,001, ХС-холестерин, СЖК-свободные жирные кислоты, ТАГ-триацилглицерины, ЭЖК-эфиры жирных кислот, ЭХС-эфиры холестерина.

Повышенное содержание свободного ХС в печени может происходить за счет избыточного накопления ацетата, образующегося при окислении ацетона [4]. Уменьшение уровня ЭХС свидетельствует о нарушении этерифицирующей функции печени под действием ацетона, что также подтверждают изменения количественного содержания фосфолипидов (Табл.2). В фракционном составе фосфолипидов печени крыс, находившихся под воздействием паров ацетона, наблюдалось снижение уровня основного структурного компонента мембран фосфатидилхолина (ФХ) на 10% (P<0,01) и метаболически активного фосфатидилсерина (ФС) на 15% (P<0,05) по отношению к контролю. Отмечалось также возрастание содержания лизофосфатидилхолина (ЛФХ) и лизофосфатидилэтаноламина (ЛФЭ) в среднем на 28-32% (P< 0,05).

Таблица 2. Содержания фосфолипидов в печени крыс при ингаляционном воздействии ацетона на фоне профилактического введения растительного комплекса полифенолов (в процентах от суммы, М±м)

Примечание. Сравнение с контролем: * - P>0,05; ** - P 0,01; сравнение со 2-й группой: (1 - P<0,05; (3 - P<0,001.

Изучение жирно-кислотного состава липидов печени крыс, подвергнутых аспирации парами ацетона (смотри рис), выявило достоверное снижение содержания стеариновой кислоты (18:0) на 25% (11,26 ± 1,14 против 15,0 ± 0,45%, P< 0,05), тогда как количество миристиновой (14:0) и пентадекаеновой (15:0) кислот имело тенденцию к увеличению. Обращает на себя внимание факт значительного увеличения количества мононенасыщенных жирных кислот. Так, содержание пальмитолеиновой кислоты (16:1) повысилось на 57% (6,9 ± 1,01 против 4,4 ± 0,29% в контроле, P< 0,05), а эйкозаеновой (20:1) - почти в 3 раза (0,32 ± 0,08 против 0,13 ± 0,03% в контроле, P<0,05). Просматривается тенденция к повышению уровня олеиновой (18:1) и гептадекаеновой (17:1) кислот. Среди полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) отмечается достоверное снижение содержания докозогексаеновой кислоты (22:6) в 2 раза (1,67 ± 0,25 против 3,33 ± 0,28% в контроле, P<0,01) и тенденция к уменьшению уровня арахидоновой (20:4) и линолевой (18:2) кислот.

Функциональная значимость этих ПНЖК определяется их преимущественной локализацией в липидах различных мембранных структур, кроме того, линолевая и арахидоновая кислоты являются предшественниками простагландинов и простациклинов. Таким образом, полученные изменения в жирно-кислотном составе общих липидов печени, интоксицированных животных, свидетельствуют о заметном снижении ненасыщенности жирных кислот. Так, индекс ненасыщенности общих липидов снижался у животных, помещенных в пары ацетона, до 129, тогда как в контроле он составлял 140.

Индекс ненасыщенности представляет собой величину, по возможности полно учитывающую количество двойных связей в жирно-кислотных цепях липидов.

Снижение ненасыщенности жирных кислот общих липидов существенно влияет на функциональные свойства мембран гепатоцитов, повышая ее «жесткость» и снижая проницаемость. Это согласуется с выявленными нами изменениями в содержании фракционного состава липидов печени под действием ацетона (повышение уровня ХС и лизофракций фосфолипидов при одновременном снижении количества ФХ).

Рис. Изменение жирно-кислотного спектра (% от контроля) в печени крыс при аспирации парами ацетона на фоне профилактического введения растительного комплекса полифенолов. 14 : 0 - миристиновая кислота, 16 : 0 - пальмитиновая кислота, 16 : 1 - пальмитолеиновая кислота, 18 : 0 - стеариновая кислота, 18 : 1 - олеиновая кислота, 18 : 2 - линолевая кислота, 18 : 3 - линоленовая кислота, 20 : 4 - арахидоновая кислота, 22 : 6 - докозогексаеновая кислота. 1 - ацетон, 2 - ацетон + РКПФ. Сравнение с контролем: * - P< 0,05; ** - P< 0,01; *** - P< 0,001.

У животных 3-й группы аспирация парами ацетона на фоне предварительного введения полифенольного комплекса сопровождалась нормализацией содержания глюкозы крови и НАД+. В тоже время концентрация НАД+ превышала на 80% (0,398±0,031мкМ/г; P<0,001) таковую величину у крыс 2-й группы, что обусловлено протонофорной способностью полифенолов комплекса, способных включаться в качестве переносчиков электронов в электронно-транспортную цепь [5]. Эта способность позволяет освобождать восстановленные никотинамидные коферменты от протонов, нормализуя окислительно-восстановительный потенциал клетки.

В содержании НЛ печени крыс, получавших накануне РКПФ, выявлено сохранение их количества на уровне контроля (Табл.1). В то же время при сравнении полученных результатов с показателями во 2-й группе следует отметить снижение уровня ТАГ в печени на 27% (P< 0,001). По видимому, РКПФ, вводимый животным до интоксикации ацетоном, снимал состояние токсического стресса, чем обусловливал торможение липолиза в жировой ткани и препятствовал накоплению ТАГ в печени. Повышение уровня ЭХС на 15% (P<0,05) свидетельствует о восстановлении этерифицирующей функции печени под действием комплекса. Следует отметить, что наблюдалась тенденция к снижению количества свободного ХС в печени под действием комплекса в отличие от животных 2-й группы, не получавших такового. Этот феномен вместе с фактом повышения количества ЭХС может быть обусловлен активацией флавоноидами лецетинхолестеролацилтрансферазной реакции [1], которая катализирует перенос жирных кислот с лецитина на ХС с образованием его эфиров и поступлением в гепатоцит возросшего потока ХС в этерифицированной форме. Среди фосфолипидных фракций наблюдается отсутствие достоверных отличий от контрольных значений. Однако, при сравнении с показателями животных 2-й группы, отмечалось повышение содержание ФХ и ФС в среднем на 10-15%, а количество лизофракций (ЛФХ и ЛФЭ) было ниже в среднем на 23-30 % (P< 0,01). Это свидетельствует об ингибировании фосфолипаз полифенолами комплекса [9].

В жирно-кислотном спектре под влиянием РКПФ в печени крыс, интоксицированных ацетоном, отмечалось снижение содержания короткоцепочных жирных кислот: миристиновой (14:0) на 52% (P< 0,05) и пальмитиновой (16:0) на 16% (P<0,05) по сравнению с таковыми показателями у животных 2-й группы (смотри рис.). Почти в 2 раза увеличилось содержание стеариновой кислоты (18:0), что составило 20,78 ± 0,47% против 11,26 ±1,14% во 2-й группе (P<0,001). Достоверно снизилось содержание мононенасыщенных жирных кислот: пальмитолеиновой (16:1) почти в 3 раза и олеиновой (18:1) на 40% (P< 0,01). Следует отметить существенное повышение уровня полиненасыщенных арахидоновой (20:4) и докозогексаеновой (22:6) кислот под действием РКПФ в среднем на 60-90%. В связи с изменением количественного соотношения жирных кислот отмечалось увеличение индекса ненасыщенности до 156, тогда как у животных 2-й группы он составлял 129. Таким образом, действие растительного комплекса из винограда способствовало восстановлению реакций введения ненасыщенных связей в жирные кислоты, что было нарушено при интоксикации ацетоном. Включение реакций синтеза ПНЖК сопровождается снижением уровня ТАГ, так как липогенез направлен преимущественно в сторону синтеза фосфолипидов с использованием образовавшихся ПНЖК, благодаря чему предотвращается жировое перерождение печени. Подтверждением этого является повышение содержания ФХ и ФС, а также увеличение этерифицирующей функции печени, что проявлялось в возрастании уровня ЭХС под действием комплекса. Кроме того, нормализация количественного содержания фосфолипидов и жирно-кислотного состава липидов печени положительно сказывается на структурно-функциональных свойствах мембран гепатоцитов, способствуя снижению их плотности и восстановлению проницаемости.

Выводы. Ингаляция крысам в течение 3 недель ацетона вызывает выраженные изменения в содержании ряда показателей углеводного обмена, фракционного состава липидов и повышение насыщенности жирных кислот общих липидов печени. Введение полифенольного комплекса из винограда накануне интоксикации ацетоном сопровождается нормализацией углеводного и липидного обмена печени и сохранением структурной организации мембран гепатоцитов, что выражалось в нормализации уровня глюкозы и НАД+, повышении содержания фосфолипидов, снижении содержания ТАГ, ХС, лизофосфолипидов и насыщенных жирных кислот липидов печени. Профилактическое применение растительного комплекса полифенолов способно защитить печень от агрессивного действия ксенобиотика и устранить нарушения метаболических реакций, вызванных им.

Список литературы

1. Гаскина Т.К., Курилович С.А., Горчаков В.Н. Изменение скорости лецитинхолестеролацилтрансферазной реакции и липидных показателей сыворотки крови под влиянием катергена в условиях острого экспериметального перерождения печени // Вопр. мед. химии. - 1989. - Т.35. - №4. - С.24-28.

2. Спрыгин В.Г., Кушнерова Н.Ф. Метод оценки и стандартизации олигомерных проантоцианидиновых комплексов, полученных из различных видов растительного сырья //Химико-фармацевтический журнал. 2002. - Т. 36, № 3. - С. 31-35.

3. Amenta J. S. A rapid chemical method for quantification of lipids separated by thin - layer chromatography //J. Lipid. Res. - 1964. - Vol.5. - N2. - P. 270-272.

4. Gavino V.C., Somma J., Pailbert L. et al. Production of acetone and conversion of acetone to acetate in the perfused rat liver// J. Biol. Chem. - 1987. - Vol.262. - N14. - P.6735-6740.

5. Jovanovic S.V., Steenken S., Simic M.G., Hara Y. Antioxidant properties of flavonoids: reduction potentials and electron transfer reactions of flavonoids radical// Flavonoids in Health and Disease. Ed by Rice-Evance c and Packer L. Marcel Dekker, New York. - 1998. - P.137-161.

6. Kenyon E.M., Seaton M.J., Himmelstein N.W. et al. Influence of gender and acetone pretreatment on benzene metabolism in mice exposed by nose-only inhalation// J. Toxicol. Environ. Health. - 1998. - Vol.55. - N6. - P.421-443.

7. Klingenberg M. Diphosphopyridine nucleotide (DPN) // Methods of Enzymatic Analysis. - New York, 1963.- P.528-538.

8. Kumagai S., Oda H., Matsunaga I. et al. Uptake of 10 polar organic solvents during short-term respiration // Toxicol. Sci. - 1999. - Vol.48. - N2. - P.255-263.

9. Lindahl M., Tagesson C. Flavonoids as phospholipase A2 inhibitors: importance of their structure for selective inhibition of group II phospholipase A2 //Inflammation. - 1997. - Vol.21. - N3. - P.347-356.

10. Muttray A., Martus P., Schachtrup S. et al. // Acute effects of an organic solvent mixture on the human central nervous system // Eur.J. Med. Res. - 2005. -Vol.10. - N9. - P.381-388.

11. Svetashev V. I., Vaskovsky V. E. A simplified technique for thin layer microchromatography of lipids // J. Chromatography. - 1972. - Vol.67. - N2. -P.376-373.

Размещено на Allbest.ru