Патогенетичні механізми порушень функції нирок при комбінованій дії на організм хлористих сполук важких металів, зовнішнього та інкорпорованого іонізуючого випромінювання

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ТернопІльська державна медиЧна академІЯ

ім. І.Я.ГорбаЧевського

Довганюк Людмила Іванівна

УДК 612.46-092-06: 546.4/.5-551.521.6

ПАТОГЕНЕТИЧНІ МЕХАНІЗМИ ПОРУШЕНЬ ФУНКЦІЇ НИРОК ПРИ КОМБІНОВАНІЙ ДІЇ НА ОРГАНІЗМ ХЛОРИСТИХ СПОЛУК ВАЖКИХ МЕТАЛІВ, ЗОВНІШНЬОГО ТА ІНКОРПОРОВАНОГО ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

14.03.04 - патологічна фізіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

ТернопІль - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у центральній науково-дослідній лабораторії Буковинської державної медичної академії МОЗ України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, доцент,

БойЧук Тарас Миколайович,

Буковинська державна медична академія, професор кафедри медичної біології та генетики

Офіційні опоненти:

Доктор медичних наук, професор Мисула Ігор Романович, Тернопільська державна медична академія ім. І.Я.Горбачевського МОЗ України, завідувач кафедри фізіотерапії, медичної реабілітації та курортології;

Заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор Гоженко Анатолій Іванович, Одеський державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри загальної та клінічної патологічної фізіології.

Провідна установа: Національний медичний університет ім. О.О.Богомольця МОЗ України, кафедра патологічної фізіології (м. Київ)

Захист дисертації відбудеться 31 травня 2002 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.601.01 у Тернопільській державній медичній академії ім. І.Я.Горбачевського МОЗ України (46001, м.Тернопіль, Майдан Волі, 1).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільської державної медичної академії ім. І.Я.Горбачевського (46001, м.Тернопіль, вул. Руська,12).

Автореферат розісланий 25 квітня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради доктор медичних наук,професор Я.Я. Боднар

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У результаті розвитку атомної промисловості, атомної енергетики, медичної радіаційної апаратури в середовищі існування постійно зростає кількість штучних радіоактивних речовин (В.А.Барабой, 1998; T.Hayashi et al., 1999; І.В.Москальова, 2000; S.R.Roff, 2000), тому останнім часом біологічна дія малих доз іонізуючого випромінення стала предметом всебічного дослідження (В.Ф.Беженеров, 1999; M.P.Little et al., 2000; Є.А.Ільїн, 2000; Л.І.Желєзнікова, 2000). Дані експериментальних досліджень впливу на організм малих доз радіації підтверджують надзвичайну складність та недостатню вивченість саме цього аспекту проблеми біологічної дії радіаційного фактора (С.П.Ярмоненко, 2000; І.Б.Кеірім-Маркус, 2000; А.Ю.Бушманов, 2000; Р.Kmel et al., 2000; Р.Doyle et al., 2001).

У спеціальних дослідженнях Л.А.Пиріг і співавт. (2001) встановлено, що в мешканців регіонів із підвищеним рівнем радіації істотно зросла частота гломерулонефритів із гематуричним компонентом, що потребує подальшого з'ясування механізмів впливу іонізуючого випромінення на функцію нирок. Збільшення числа нефрологічних хворих може бути наслідком не лише підвищеного радіаційного фону, а й впливу інших екологічних чинників на населення, що проживає в регіонах радіаційного забруднення. Цю точку зору поділяє М.І.Руднєв (1994), який вважає, що вивчення комбінованої дії радіації та важких металів (свинцю, ртуті, кадмію тощо) має актуальне практичне значення для ряду областей України. Автором встановлено суттєве патогенетичне значення такого комбінованого впливу в активації пероксидного окиснення ліпідів і розвитку нейро-гуморальних порушень, а Н.П.Іваницька (1994) довела, що радіація і важкі метали взаємно потенціюють ці зміни.

Дані щодо нефротоксичності солей важких металів досить широко представлені у літературі (А.І.Гоженко, 1987; A.Arans'o, 1995; О.Л.Кухарчук, 1996; Т.М.Бойчук, 1998; В.П.Пішак та співавт., 2001). Менш вивченими є питання стосовно можливих механізмів пошкодження нирок за дії інкорпорованого та зовнішнього g-випромінення (Ю.І.Москальов, 1989; Н.К.Свиридов та співавт., 2001). Практично не з'ясовані механізми порушення функціонального стану нирок за поєднаної дії на організм радіаційного фактора і сполук важких металів (М.І.Руднєв, 1994; Г.В.Фомін, 1999).

Таким чином, прогресування техногенних змін довкілля з забрудненням значних територій радіонуклідами та хімічними сполуками різної природи, у тому числі важкими металами, зумовило актуальність з'ясування особливостей та механізмів тривалої поєднаної дії цих факторів на організм (І.А.Рязанов та співавт., 1999; В.К.Кухта та співат., 2000; А.Н.Осипов та співавт., 2000; Н.Lalic, 2001).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація є фрагментом планової НДР кафедри нормальної фізіології і центральної науково-дослідної лабораторії Буковинської державної медичної академії (Чернівці) "Вивчити вікові особливості взаємозв'язку центральних і периферичних механізмів регуляції імунологічної реактивності та гемокоагуляційного потенціалу в нормі і при ендо- та екзогенних інтоксикаціях" (№ держреєстрації 0199U004598), у виконанні якої автор провела дослідження стосовно функціонального стану нирок, фібринолітичної та протеолітичної активності кіркової, мозкової речовини і сосочку нирок за дії на організм 131І у дозах 2,0 і 4,0 МБк/кг.

Мета і задачі дослідження. З'ясувати механізми пошкодження нирок за дії на організм хлористих солей кадмію, свинцю та талію, іонізуючого випромінювання, їх комбінації та на основі цього провести патогенетичну корекцію виявлених порушень.

Для досягнення вказаної мети були поставлені наступні завдання:

1.Вивчити особливості порушень функціонального стану нирок за умов роздільного та комбінованого впливу хлористих сполук кадмію, талію і свинцю.

2.Визначити динаміку змін функцій нирок під впливом інкорпорованого ізотопу 131І в дозах 2 і 4 МБк/кг.

3.Дослідити динаміку змін функціонального стану нирок щурів за дії зовнішнього g-випромінювання у дозах 0,5 і 2,0 Гр.

4.Вивчити особливості змін функцій нирок, ліпопероксидації, протеолізу і фібринолізу в тканинах нирок за умов комплексного впливу на організм білих щурів малих доз хлористих сполук кадмію, талію і свинцю, зовнішнього та інкорпорованого іонізуючого випромінювання.

5.Патогенетично обгрунтувати нові шляхи корекції встановлених порушень функціонального стану нирок із застосуванням водорозчинних антиоксидантів тіотриазоліну і препарату Х2 (уреїду транс-2,4-дигідроксікоричної кислоти).

Об'єкт дослідження: патогенетичні основи розвитку хронічних захворювань нирок за умов впливу солей важких металів та іонізуючого випромінювання.

Предмет дослідження: механізми розладу функціонально-біохімічного стану нирок при комбінованій дії хлористих сполук важких металів, зовнішнього та інкорпорованого іонізуючого випромінювання.

Методи дослідження: експериментальні, фізіологічні (дослідження функції нирок), біохімічні (оцінка пероксидного окиснення ліпідів за вмістом дієнових кон'югатів, малонового діальдегіду; ферментів антиоксидантного захисту - активності супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази, білка за методом Лоурі, фібринолітичної активності кіркової, мозкової речовини і сосочка нирок; протеолітичної активності за лізисом азоальбуміну, азоказеїну й азоколу), хімічні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше встановлено, що зовнішнє радіаційне випромінення ушкоджує проксимальні відділи нефрону з порушенням транспорту іонів натрію в цьому відділі ниркових канальців без активації механізмів тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку, викликає пригнічення ферментативного фібринолізу та збільшення інтенсивності лізису високо- і низькомолекулярних білків без змін протеолітичної деградації колагену в кірковій, мозковій тканинах та сосочку нирок. Розкрито закономірність ураження нирок при інкорпорації радіойоду, яка полягає в поступовому розповсюдженні патологічного процесу із судинно-клубочкового апарату нефрону на його канальцеві відділи з домінуючим пошкодженням дистальних тубулярних структур. Вперше показано, що критичним етапом щодо розвитку хронічного патологічного процесу в нирках із розповсюдженням його на канальцеві структури нефрону є період з 28-ї до 35-ї доби після інкорпорації 131І. Показано, що найбільшої інтенсивності активація тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку зазнає при комбінованому нефротоксичному впливі хлористих сполук кадмію, талію і свинцю. Вперше доведена в експерименті ефективність тіотриазоліну при корекції порушень функціонального стану нирок за умов комбінованої нефротоксичної дії іонізуючого випромінювання і важких металів. Патогенетично обгрунтовано використання нового антиоксиданту Х2 (уреїд транс-2,4-дигідроксікоричної кислоти) для корекції порушень екскреторної, іонорегулюючої і кислотовидільної функцій нирок при експериментальних інтоксикаціях хлористими сполуками кадмію, талію і свинцю, поєднаних із нефротоксичним впливом радіойоду і зовнішнього іонізуючого випромінювання.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведених експериментальних досліджень можуть бути основою для подальшої розробки способів корекції порушень функціонального стану нирок за умов поєднаного впливу на організм малих доз важких металів та іонізуючого випромінювання. Встановлені патогенетичні особливості пошкодження нирок при зовнішньому та інкорпорованому радіаційному опроміненні в поєднанні з хронічними металотоксикозами дають змогу вдосконалити програми диференційованої діагностики і профілактики ниркових захворювань у населення України, що проживає в екологічно забруднених регіонах.

Результати роботи впроваджені в науковий та навчальний процеси на кафедрах патологічної фізіології та біологічної фізики, фармакології, у центральній науково-дослідній лабораторії Буковинської державної медичної академії, в Чернівецькому державному підприємстві НДІ медико-екологічних проблем МОЗ України, на кафедрі медичної біології Вінницького державного медичного університету ім. М.І.Пирогова, на кафедрі медичної біології Луганського державного медичного університету.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно підібрано та проаналізовано літературні джерела за проблемою дослідження, що дало можливість сформулювати мету, визначити актуальність та дослідницьку програму роботи, здійснити розробку основних теоретичних і практичних положень. Здобувач особисто виконала експериментальну частину, провела набір і статистичну обробку фактичного матеріалу, написала всі розділи дисертації. Лабораторні дослідження проведені на базі центральної науково-дослідної лабораторії БДМА (директор - д.мед.н.Ю.Є.Роговий), за консультативної допомоги співробітників лабораторії, за що автор висловлює щиру подяку. Висновки та рекомендації щодо наукового та практичного використання одержаних результатів сформульовані разом із науковим керівником. У наукових працях, опублікованих у співавторстві, автору належить основний внесок.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися та обговорювалися на Всеукраїнській науково-практичній конференції "Ліки - людині" (Харків, 2001); ІІ Українській конференції молодих учених, присвяченій пам'яті академіка В.В.Фролькіса (Київ, 2001); VІ з'їзді Всеукраїнського лікарського товариства (Чернівці, 2001); підсумкових наукових конференціях співробітників Буковинської державної медичної академії (Чернівці, 2001, 2002).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 наукових праць, із них 5 - у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 2 - у матеріалах конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Робота викладена 221 на сторінках машинописного тексту і складається зі вступу, 8 розділів, висновків, практичних рекомендацій, списку використаних джерел літератури, який включає 341 джерело, додатків. Дисертація містить 69 таблиць, 19 рисунків. Список використаних джерел, таблиці, рисунки, додатки займають 75 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. У дослідах на 260 статевозрілих білих щурах-самцях, масою тіла 0,160-0,200 кг вивчалися функціональні зміни нирок, пероксидне окиснення ліпідів, стан антиоксидантної системи, тканинний фібриноліз, необмежений протеоліз у кірковій, мозковій речовині та сосочку нирок за умов: комбінованої дії хлористих солей свинцю, кадмію і талію (які вводили внутрішньошлунково металевим зондом впродовж 30 діб у дозах: CdCl2 - 0,05 мг/кг, PbCl2 - 0,5 мг/кг, TlCl2 - 0,5 мг/кг); внутрішнього опромінення (при одноразовому внутрішньочеревинному введенні 131І у вигляді розчину йодистого калію у кількості 2 та 4 МБк/кг маси тіла тварини); зовнішнього g-випромінення в дозах 0,5 і 2,0 Гр, яке проводили за допомогою установки для дистанційної гамма-терапії "Луч-1" (Росія); комбінованої дії на організм хлористих сполук талію, кадмію, свинцю, зовнішнього та інкорпорованого іонізуючого випромінювання у вищезазначених дозах; корекції порушень функціонального стану нирок за комбінованої дії на організм неорганічних полютантів та радіонуклідів за допомогою препаратів тіотриазоліну та антиоксиданту уреїду транс-2,4-дигідроксікоричної кислоти (засіб Х2).

Тіотриазолін (хімічна назва - морфоліній 3-метил - 1,2,4- триазоліл-5-тіоацетат; емпірична формула C5H 17N3O2S - C4H9NO) вводили в дозі 150 мг/кг маси тіла, внутрішньом'язово, один раз на добу, починаючи з 14-ї доби експерименту і до кінця періоду спостережень (Мерзляк С.В., 1999).

Антиоксидант Х2 (уреїд транс-2,4-дигідроксікоричної кислоти, емпірична формула - C10H10N2O4) вводили в дозі 100 мг/кг маси тіла за аналогічною до тіотриазоліну схемою.

Евтаназію тварин виконували шляхом декапітації під легким ефірним наркозом.

Функціональний стан нирок досліджували за умов водного навантаження (введення в шлунок металевим зондом підігрітої до 37°С водопровідної води в об'ємі 5% від маси тіла). Сечу збирали впродовж 2 год. Діяльність судинно-клубочкового апарату, проксимального і дистального канальцевих відділів нефрону оцінювали кліренс-методом (С.І.Рябов, Ю.В.Наточин, 1997; О.Шюк, 1981). Нирки після евтаназії тварин швидко видаляли і заморожували в рідкому азоті.

Функцію нирок вивчали за показниками діурезу, швидкості клубочкової фільтрації, концентрації креатиніну в плазмі крові та сечі, екскрецією білка. Визначали нирковий транспорт іонів натрію і калію. Вивчали концентрацію в сечі та екскрецію цих електролітів, абсолютну і відносну реабсорбцію іонів натрію, кліренс цього катіона, концентраційний індекс, проксимальний і дистальний транспорт іонів натрію та кліренс безнатрієвої води. Кислотовидільну функцію нирок оцінювали за змінами рН сечі, виділенню титрованих кислот, аміаку й активних іонів водню. Концентрацію іонів натрію і калію в сечі та плазмі крові визначали методом фотометрії полум'я на “ФПЛ-1”, креатиніну - за реакцією з пікриновою кислотою (С.І.Рябов, Ю.В.Наточин, 1997) з реєстрацією показників екстинції на фотоколориметрі “КФК-2” і спектрофотометрі “СФ-46” (С.І.Рябов, Ю.В.Наточин, 1997); білка в сечі - сульфосаліциловим методом (А.І.Міхєєва, І.А.Богодарова, 1969), рН сечі визначали на мікробіоаналізаторі “Radelkys” (Угорщина), дослідження концентрації в сечі титрованих кислот і аміаку проводили титрометрично (С.І.Рябов, Ю.В.Наточин, 1997). Для стандартизації показників функціонального стану нирок абсолютні їх величини перераховували на 0,1 кг маси тіла або на 100 мкл клубочкового фільтрату.

Вміст дієнових кон'югатів у нирках визначали за методом В.Б.Гаврилова, М.І.Мішкорудної (1983), малонового діальдегіду - І.Д.Стальної, Т.Г.Гаришвілі (1977). Активність супероксиддисмутази досліджували за методом С.Чеварі та співавт. (1985), каталази - спектрофотометрично за методом М.А.Королюк та співавт. (1984), глутатіонпероксидази - за методом І.Ф.Мещишена (1987).

Інтенсивність тканинного фібринолізу в нирках визначали за методом лізису азосполук реактивами фірми “Simko Ltd” (Україна), (О.Л.Кухарчук, 1996). З використанням реактивів фірми Simko Ltd (Україна) визначали тканинний протеоліз у нирках за лізисом низько-, високомолекулярних білків і колагену (Б.М.Боднар та співавт., 1997).

Статистичну обробку отриманих даних проводили на ПЕВМ IBM-586 за допомогою програми “Statgraphics” (США). У таблицях значення “р” наведені лише для достовірних (р<0,05) різниць показників, що вивчалися.

Результати дослідження та їх обговорення. Загальною закономірністю порушення екскреторної функції нирок при моноінтоксикаціях хлоридами кадмію, свинцю і талію було суттєве зниження діурезу, гальмування швидкості клубочкової фільтрації, ретенційна азотемія та протеїнурія.

При інтоксикації тварин малими дозами хлоридів свинцю, кадмію і талію основні порушення функцій нирок були спричинені гальмуванням проксимальної реабсорбції. Порушення ниркового транспорту іонів натрію призводило до зменшення інтенсивності натрій-залежних процесів ацидифікації сечі.

Наші дослідження перегукуються з літературними даними про те, що важкі метали викликають дистрофічні зміни звивистих канальців, інфільтрацію інтерстицію клітинними елементами, некроз та десквамацію клітин епітелію (Ю.Є.Роговий, 1997; Т.М.Бойчук, 1998). Гостра нефротоксичність більшості важких металів пов'язана з дисфункцією проксимальних канальців.

При одночасному введенні піддослідним тваринам хлористих солей свинцю, кадмію та талію відмічали часткову адитивну нефротоксичну дію. Рівень водного діурезу знижувався на 22,19%, швидкість клубочкової фільтрації гальмувалася у 2,52 раза, концентрація креатиніну в плазмі крові зростала майже вдвічі. Екскреція білка збільшувалася в 10 разів.

Концентрація іонів натрію в сечі зростала у 5,5 раза. Незважаючи на низьке фільтраційне завантаження нефронів, реабсорбція іонів натрію залишалася нижчою за контрольні величини (табл.1). Суттєво (на 9,32%) зменшувалася стандартизована за об'ємом клубочкової фільтрації проксимальна реабсорбція іонів натрію (р<0,01; n=20), тоді як дистальний транспорт цього катіона збільшувався майже вдвічі (p<0,01; n=20).

Кислотовидільна функція нирки характеризувалася збільшенням рН сечі на 10,91% (табл.1). Екскреція титрованих кислот знижувалася на 49,22%. У структурі ниркового кислотовиділення переважали процеси амоніогенезу - амонійний коефіцієнт зростав у 3,61 раза. Екскреція іонів водню була нижчою за контрольні дані у 2,14 раза (табл. 1).

Таким чином, за умов комбінованої інтоксикації тварин хлористими сполуками важких металів відбувається реалізація нефротоксичних ефектів кадмію, талію і свинцю на рівні проксимальних канальців нирок, що активує механізми тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку з порушенням екскреторної та кислотовидільної функції нирок.

Вплив комбінованого введення хлористих солей свинцю, кадмію і талію на інтенсивність пероксидного окиснення ліпідів характеризувався підвищенням майже у 5 разів вмісту в кірковій речовині нирок дієнових кон'югатів (0,090±0,014 нмоль/мг білка в контролі та 0,447±0,059 нмоль/мг білка в дослідній групі, р<0,001; n=20) та вмісту малонового діальдегіду на 66,67% (0,216±0,022 нмоль/мг білка та 0,360±0,052 нмоль/мг білка відповідно, p<0,05; n=20). Підвищення інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів супроводжувалося більш ніж дворазовою активацією супероксиддисмутази (0,251±0,020 од/хв/мг білка та 0,599±0,088 од/хв/мг білка відповідно, p<0,01; n=20). Активність каталази знижувалася в 7,31 раза (22,660±0,688 мкмоль/хв/мг білка та 3,099±1,280 мкмоль/хв/мг білка відповідно, p<0,001; n=20) за відсутності достовірних змін активності глютатіонпероксидази. Із наведених даних можна зробити висновок, що при комбінованій дії хлористих сполук кадмію, свинцю і талію має місце дисфункція як клубочкових, так і канальцевих структур, особливо проксимального сегмента в першу чергу, за рахунок активації в кірковій речовині нирок процесів пероксидного окиснення ліпідів.

Слід зауважити на особливості змін тканинного фібринолізу і протеолізу при комбінованому металотоксикозі: збільшення інтенсивності протеолітичної деградації низько- і високомолекулярних протеїнів відбувалося на фоні зниження лізису фібрину в кірковій тканині й сосочку нирок за відсутності змін з боку їх колагеназної активності (табл.2,3). Отже, активація процесів необмеженого протеолізу підтверджує деструктивний вплив важких металів на ниркові структури.

Зміни екскреторної функції нирок при g-опроміненні в дозі 0,5 Гр характеризувалися підвищенням рівня форсованого діурезу та зростанням екскреції іонів калію (табл.4). При цьому концентрація креатиніну в плазмі крові не змінювалася, очевидно за рахунок двократного збільшення швидкості клубочкової фільтрації. Екскреція білка не перевищувала контрольні показники. При збільшенні дози зовнішнього g-випромінення до 2,0Гр рівень діурезу підвищувався на 17,48%, екскреція іонів калію - на 65,57%. Практично не змінювалася швидкість клубочкової фільтрації, однак протеїнурія зростала в 2,5 раза.

Значно сильніше при дії іонізуючого випромінювання порушується нирковий транспорт іонів натрію. У щурів, які отримували зовнішнє g-опромінення в дозі 0,5 Гр екскреція іонів натрію зростала на 42%.

Збільшення радіаційного навантаження в 4 рази (2,0 Гр) призводить до ще більш виражених дефектів ниркових транспортних систем. Екскреція іонів натрію зростала у 8 разів, що віддзеркалювалося порушенням натрієвого гомеостазу - концентрація цього іону в плазмі крові знижувалася на 2,57% (136,25±1,06 ммоль/л у контролі та 132,75±0,79 ммоль/л у дослідній групі, p<0,05; n=18).

Характерно, що в даному випадку порушення ниркового транспорту іонів натрію було на рівні проксимальних канальців, про що свідчить зниження проксимальної реабсорбції іонів натрію на 4,52% (р<0,05; n=17) за відсутності змін з боку дистального транспорту цього катіона. Такі зміни вказують на порушення механізмів канальцево-канальцевого балансу і тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку. Зміни кислотовидільної функції нирок при зовнішньому опроміненні характеризувалися активацією механізмів ацидифікації сечі, переважно за рахунок збільшення інтенсивності ацидогенезу, оскільки амонійний коефіцієнт значно зменшувався (4,80±0,42 од. в контролі та 1,86±0,20 од. в дослідній групі, р<0,001; n=17).

На відміну від зовнішнього, при інкорпорованому опроміненні форсований діурез мав тенденцію до зниження. Причому із збільшенням дози патологічні зміни екскреторної функції нирок розвивалися скоріше. Якщо в дозі 2,0 МБк/кг достовірне зниження водного діурезу спостерігали на 35-ту добу, то при дворазовому збільшенні дози радіойоду (4,0 МБк/кг) аналогічну ситуацію діагностували вже на 14-ту добу. При цьому зростала концентрація креатиніну в плазмі крові (р<0,001), яка залишалася високою до кінця експерименту. Характерним для інкорпорованого опромінення було істотне гальмування швидкості клубочкової фільтрації, особливо на 21-шу добу експерименту (441,97±32,28 мкл/хв в контролі та 268,90±34,37 мкл/хв в дослідній групі, р<0,01; n=19) та виражена протеїнурія, яка наприкінці експерименту перевищувала контрольні показники в 10 разів (0,020±0,002 та 0,170±0,040 мг/100 мкл клубочкового фільтрату відповідно, р<0,001; n=14).

Екскреція іонів натрію зростала пропорційно дозі радіойоду: якщо в дозі 2,0 МБк/кг на 14-ту добу рівень екскреції іонів натрію перевищував контрольні показники в 4,16 раза (0,19±0,02 мкмоль/100 мкл клубочкового фільтрату в контролі та 0,79±0,15 мкмоль/100 мкл клубочкового фільтрату в дослідній групі, р<0,01; n=14), то в дозі 4,0 МБк/кг - в 7,63 раза (1,45±0,09 мкмоль/100 мкл клубочкового фільтрату, р<0,001; n=14). Причиною вираженого натрійурезу було гальмування проксимального транспорту іонів натрію (р<0,001). При цьому дистальний транспорт на початкових етапах експерименту зазнавав активації (на 21-шу добу підвищувався на 50,49%, р<0,001; n=19), а наприкінці періоду спостереження - істотно гальмувався (на 20,39%, p<0,05; n=14), що можна пояснити виснаженням компенсаторних можливостей систем активного транспорту.

При внутрішньому опроміненні зміни кислотовидільної функції нирок характеризувалися активацією механізмів ацидифікації сечі: на початкових етапах за рахунок інтенсифікації ацидогенезу, в подальшому - за рахунок активації амоніогенезу.

Одночасно з маскованим прогресуванням радіаційного ураження нирок відбуваються суттєві біохімічні зміни, які характеризуються гальмуванням у нирках ферментативного фібринолізу на фоні зниження колагеназної активності тканин. Отже, формувалася основа нефросклерозу, тобто морфологічний базис для розвитку хронічних порушень функціонального стану нирок. Тривалість цього процесу досить велика, але перші біохімічні й субстратні передумови для цього з'являються вже на 30-ту добу після інкорпорації 131І. У подальшому, за відсутності дії радіаційного фактора, порочне коло патологічного процесу замикається на рівні внутрішньониркових регуляторних систем.

Реалізація вазоконстрикторного потенціалу створює умови хронічної ішемії з активацією пероксидного окиснення ліпідів за ішемічним аденозин - ксантиноксидазним механізмом (Біленко М.В., 1989). У наших дослідженнях факт ішемічної активації в нирках процесів ліпопероксидації підверджується низькою активністю ферментів антирадикального захисту, які відносяться до групи індуцибільних ензимів, що реагують на зміни редокс-потенціалу клітин (Фещенко І.К., 1998).

Таким чином, отримані результати дозволяють нам провести порівняльну характеристику нефротоксичного впливу зовнішнього та інкорпорованого іонізуючого випромінювання з нефротоксичними ефектами хлоридів важких металів. Тут можна виділити ряд закономірностей у патогенезі радіаційних і токсичних нефропатій. По-перше, найбільшої дисфункції зазнають процеси ниркового транспорту іонів натрію, переважно за рахунок гальмування проксимальної реабсорбції цього катіона. По-друге, як при радіаційному впливі, так і при дії солей важких металів порушується цілісність гломерулярного фільтра з вираженою протеїнурією, причому інтенсивність дисфункції прямопропорційна дозі випромінювання. По-третє, істотні зміни транспорту іонів натрію віддзеркалюються судинними порушеннями (очевидно, внаслідок активації ренін-ангіотензин-альдостеронової системи) та розладами механізмів ацидифікації сечі. Доказом того, що в основі перелічених змін є деструктивні зміни структур нефрону, може бути активація процесів пероксидного окиснення ліпідів та необмеженого протеолізу в тканинах нирок.

Наступним завданням наших експериментів було дослідження особливостей поєднаної дії на нирки зовнішнього та інкорпорованого випромінювання і солей важких металів. Необхідно відмітити, що за умов поєднаної дії важких металів та інкорпорованого іонізуючого випромінення є певні особливості реакції нирок, які в окремих випадках мають навіть парадоксальний характер. Зокрема, ми не спостерігали зниження рівня діурезу, що було закономірним як при моноінтоксикаціях важкими металами, так і за умови їх комбінованої дії (табл.5).

Концентрація креатиніну в плазмі крові також не змінювалася. Тобто, ретенційна азотемія за умов поєднаної дії важких металів та інкорпорованого іонізуючого випромінювання була відсутня. Це пояснюється підвищенням швидкості клубочкової фільтрації. Екскреція білка залишалася високою, що вказувало на порушення у канальцевих структурах нефрону.

Необхідно підкреслити, що дворазове збільшення дози 131І за того ж самого навантаження організму щурів важкими металами призводило до порушення калієвого гомеостазу внаслідок збільшення екскреції даного катіона. Показники концентрації креатиніну в сечі і плазмі крові, концентраційного індексу ендогенного креатиніну та реабсорбції води при цьому залишалися стабільними. Швидкість клубочкової фільтрації перевищувала рівень контролю, але була меншою, ніж у тварин, що отримували комплексне полютантне навантаження при дозі 131І 2,0МБк/кг маси тіла. Водночас протеїнурія майже на порядок перевищувала контрольні величини.

Таким чином, збільшення дози інкорпорованого радіаційного випромінення підвищує ступінь пошкодження нефроцитів за умови поєднаної дії з важкими металами.

За умов зовнішнього g-опромінення дослідних тварин у дозі 2,0 Гр та введення хлористих солей талію, кадмію і свинцю відмічали більш виражені пошкодження екскреторної функції нирок, ніж при інкорпорованому опроміненні. Хоча рівень водного діурезу не відрізнявся від контрольних величин, швидкість клубочкової фільтрації зменшувалася на 52,26% (441,97±32,28 мкл/хв у контролі та 230,97±25,65 мкл/хв у дослідній групі, p<0,001; n=15), концентрація креатиніну в плазмі крові підвищувалася на 88,13% (53,00±1,20 мкмоль/л та 99,71±3,38 мкмоль/л відповідно, p<0,001; n=15), стандартизована за об'ємом клубочкового фільтрату екскреція білка зростала в 11 разів (0,020±0,002 мг/100 мкл клубочкового фільтрату та 0,220±0,010 мг/100 мкл клубочкового фільтрату відповідно, p<0,001; n=15).

Порушення іонорегулюючої функції нирок за умов поєднаної дії 131I та важких металів проявлялося, в першу чергу, підвищенням екскреції іонів натрію, проте рівень екскреції був значно нижчим, ніж за умов моноінтоксикації хлоридами кадмію, свинцю і талію. Із збільшенням дози радіойоду рівень екскреції зростав. Характерним було те, що в даному випадку переважного порушення зазнавав дистальний сегмент нефрону (p<0,001; n=13), а рівень проксимальної реабсорбції практично не змінювався.

За дії важких металів та зовнішнього g-випромінення порушувався переважно проксимальний транспорт іонів натрію (p<0,001; n=15).

Особливістю порушення кислотовидільної функції нирок за умов поєднаного впливу g-випромінення та важких металів полягали в переважній активації екскреції титрованих кислот (5,72±0,71 мкмоль/100 мкл клубочкового фільтрату в контролі та 22,55±2,66 мкмоль/100 мкл клубочкового фільтрату в дослідній групі, p<0,001; n=15), а екскреція аміаку - гальмувалася (p<0,01; n=15).

За поєднаної дії важких металів та інкорпорованого іонізуючого випромінювання процеси пероксидного окиснення ліпідів активувалися прямопропорційно дозі опромінення. Проте рівень дієнових кон'югатів та малонового діальдегіду був нижчим, ніж у групі тварин, які зазнавали комбінованого впливу важких металів без опромінення.

Оскільки активація ПОЛ є основною ланкою патогенезу радіаційних уражень - виникла необхідність апробації засобів, що мають здатність пригнічувати активність вільнорадикальних пероксидних реакцій.

Після корекції препаратом Х2 спостерігали підвищення швидкості клубочкової фільтрації на 32,4% (p<0,001; n=13). Характерно, що екскреція білка на фоні корекції істотно знижувалася і практично не відрізнялася від контролю. Порівняно з групою тварин, якій не проводили корекцію, під впливом препарату Х2 концентрація іонів натрію в сечі зменшувалася у 4,46 раза, а екскреція катіона - на 81,13%. Концентрація іонів натрію в плазмі підвищувалася на 4,63% і не відрізнялася від контрольних величин. Зростала реабсорбція іонів натрію переважно в проксимальному відділі нефрону, але дистальна реабсорбція залишалася пригніченою (p<0,001; n=13). Кислотовидільна функція нирок також не відновлювалася повністю після 14 діб корекції препаратом Х2. Рівень рН сечі залишався зниженим внаслідок високої екскреції активних іонів водню (p<0,05; n=13). Рівень екскреції титрованих кислот не відрізнявся від контрольних показників, а екскреція аміаку залишалася суттєво зниженою (p<0,01; n=13). Проведені нами експерименти підтвердили виражені антиоксидантні властивості препарату Х2. Зокрема, в кірковій речовині нирок рівень дієнових кон'югатів порівняно з групою тварин, яким не проводилася корекція, знижувався на 31,58%. У тканині сосочку нирок рівень дієнових кон'югатів зменшувався у 10,98 раза. Вміст малонового діальдегіду в нирковому сосочку знижувався на 49,35%. Незважаючи на збільшення дози радіойоду, препарат Х2 забезпечував антиоксидантний ефект, що підтверджувалося також динамікою активності ферментативних систем антиоксидантного захисту.

Застосування тіотриазоліну за поєднаної дії сполук важких металів та іонізуючого випромінювання на нирки призводило до зростання швидкості клубочкової фільтрації, знижувалася концентрація креатиніну в плазмі крові, стандартизована за об'ємом клубочкового фільтрату екскреція білка зменшувалася в 11 разів. Однак вплив тіотриазоліну на іонорегулюючу функцію був значно меншим, ніж у препарату Х2. Концентрація іонів натрію в сечі залишалася високою, незважаючи на активацію абсолютної реабсорбції катіона. Під впливом препарату гальмувався дистальний транспорт іонів натрію. Тіотриазолін істотно активував екскрецію титрованих кислот та аміаку, що призводило до зниження рН сечі. На фоні корекції тіотриазоліном залишалися пригніченими фібринолітичні процеси в нирковій паренхімі, однак антиоксидантні властивості у препарату були суттєво вираженими. Про це свідчило зниження вмісту продуктів ПОЛ та активація антиоксидантних ферментів.

ВИСНОВКИ

У роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукового завдання, що виявляється у з'ясуванні загальних закономірностей патогенного впливу на функціонально-біохімічний стан нирок важких металів й інкорпорованого та зовнішнього іонізуючого випромінення, розкритті протекторного впливу тіотриазоліну та антиоксиданту Х2 за цієї патології.

1. Зміни функціонального стану нирок при інкорпорації радіойоду характеризуються динамікою розповсюдження патологічного процесу із судинно-клубочкового апарату нефрону на його канальцеві відділи з істотним порушенням дистальних канальцевих структур.

2. Критичним для розвитку хронічного патологічного процесу в нирках після інкорпорації радіойоду є період з 28-ї по 35-ту доби, коли відбувається значне пригнічення тканинної ферментативної фібринолітичної активності за зниження протеолітичної деградації колагену.

3. Особливостями радіаційної нефропатії, викликаної малими дозами зовнішнього іонізуючого випромінювання, є зниження проксимального транспорту іонів натрію (p<0,05) без активації механізмів тубулогломерулярного зворотного зв'язку, що супроводжується пригніченням ферментативного фібринолізу (на 30,15%) за збільшення інтенсивності ліпопероксидації, лізису високо- (у 2 рази) і низькомолекулярних (у 2,81 раза) білків без змін протеолітичної деградації колагену в кірковій, мозковій та папілярній тканині нирок.

4. Ураження нирок радіойодом (131І) і хлористими сполуками кадмію, талію і свинцю характеризується зменшенням здатності до розведення сечі за умов водного діурезу, порушенням дистального транспорту іонів натрію (р<0,001) і гіпонатріємією (p<0,01) без порушень екскреторної функції нирок. Зовнішнє g-опромінення дослідних тварин на фоні введення хлористих сполук важких металів активує механізми тубуло-гломерулярного зворотного зв'язку, що супроводжується зменшенням швидкості клубочкової фільтрації (p<0,001), ретенційною азотемією, пригніченням тканинного фібринолізу (у 2,83 раза; p<0,001) та збільшенням інтенсивності ліпопероксидації, лізису низько- (на 48,62%) і високомолекулярних (у 3,64 раза) білків у ниркових тканинах.

5. Антиоксиданти Х2 і тіотриазолін у щурів з мікстовою нефропатією, що індукована радіойодом (131І), зовнішнім g-опроміненням і хлористими солями важких металів знижують інтенсивність пероксидного окисненя ліпідів у кірковій речовині (на 31,58%) і сосочку (на 49,35%) нирок.

6. Антиоксидант Х2 підвищує фібринолітичну активність, зменшує інтенсивність розпаду низькомолекулярних білків та збільшує колагеназну активність (на 96,68%) у мозковій речовині нирок. Тіотриазолін підвищує колагеназну активність кіркової речовини нирок (у 2,89 раза), що можна використовувати для профілактики розвитку тубуло-інтерстиційного фіброзу.

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО НАУКОВОГО ТА ПРАКТИЧНОГО ВИКОРИСТАННЯ

1. Встановлені протекторні антиоксидантні властивості тіотриазоліну на перебіг патологічного процесу, зумовленого впливом важких металів і зовнішнього та інкорпорованого випромінювання, дають можливість для рекомендації подальшої апробації застосування цього препарату в експериментальних та клінічних дослідженнях.

2. Виявлені захисні властивості антиоксиданту Х2 на перебіг нефропатій, що індуковані радіойодом, зовнішнім g-випроміненням та важкими металами дають можливість рекомендувати застосування цього засобу в подальших експериментальних дослідженнях.

3. З метою ранньої діагностики нефропатії, викликаної малими дозами зовнішнього іонізуючого випромінення в клініці, рекомендовано визначати проксимальну реабсорбцію іонів натрію за умов водного індукованого діурезу.

4. Для підвищення точності діагностики пошкодження нирок при попаданні в організм радіойоду доцільно звертати увагу на зниження клубочкової фільтрації, дистальної реабсорбції іонів натрію, фібринолітичної активності сечі.

нирки біохімічний метали важкі

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ

1. Довганюк Л.І. Динаміка змін тканинного фібринолізу в нирках білих щурів за умов інкорпорації радіоізотопу 131І // Буковинський медичний вісник.- 1999. - Т.3, № 4. - С. 161-165.

2. Довганюк Л.І., Власик Л.І., Кухарчук О.Л. Вплив радіойоду на іонорегулюючу функцію нирок у білих щурів // Современные проблемы токсикологии.- 2000. - № 2. - С. 20-23.

3. Довганюк Л.І., Бойчук Т.М. Особливості біохімічно-функціонального стану нирок у щурів при поєднаній дії на організм інкорпорованого радіойоду-131 та хлористих солей свинцю, талію і кадмію // Буковинський медичний вісник.- 2001. - Т. 5, № 2.- С.150 - 155.

4. Довганюк Л.І., Роговий Ю.Є., Бойчук Т.М. Біохімічно-функціональний стан нирок у щурів за умов впливу зовнішнього g-опромінення // Медична хімія.- 2001.- Т.3, №2.- С.31-35.

5. Довганюк Л.І., Роговий Ю.Є., Бойчук Т.М. Корекція порушень функції нирок після поєднаного впливу зовнішнього g-опромінення та введення в організм солей важких металів // Галицький лікарський вісник.- 2001.- Т.8, № 4.- С.48 - 51.

6. Довганюк Л.І., Бойчук Т.М. Порівняльна характеристика антиоксидантних властивостей тіотриазоліну та препарату Х2 за умов комбінованого впливу на організм іонізуючого випромінювання та солей важких металів // Тези доповідей Всеукраїнської науково-практичної конференції “Ліки - людині”.- Харків, 2001.-Т.14, №1.- С. 64.

7. Довганюк Л.І., Бойчук Т.М. Порушення функції нирок у статевозрілих щурів при комбінованій інтоксикації хлористими солями свинцю, кадмію та талію // Матеріали ІІ Української конференції молодих вчених, присвяченої пам'яті академіка В.В.Фролькіса.- Київ, 2001.- С. 32-33.

АНОТАЦІЯ

Довганюк Л.І. Патогенетичні механізми порушень функції нирок при комбінованій дії на організм хлористих сполук важких металів, зовнішнього та інкорпорованого іонізуючого випромінювання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.04 - патологічна фізіологія.- Тернопільська державна медична академія ім. І.Я.Горбачевського МОЗ України, Тернопіль, 2002.

У дисертації з'ясовані загальні закономірності функціонально-біохімічного стану нирок, включаючи головний енергозалежний процес ниркових канальців - реабсорбцію іонів натрію, за умов комбінованої дії на експериментальних тварин важких металів (хлоридів свинцю, талію і кадмію), зовнішнього g- та інкорпорованого іонізуючого випромінення. Рекомендовано для подальшої апробації методи корекції цієї патології із використанням тіотриазоліну і уреїду транс-2,4-дигідроксікоричної кислоти (засобу Х2 ), захисний вплив яких реалізується через зниження інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів, підвищення фібринолітичної та колагеназної активності, що розцінюється як можлива профілактика розвитку тубуло-інтерстиційного фіброзу.

Ключові слова: нирки, ліпопероксидація, реабсорбція іонів натрію, тканинний фібріноліз, важкі метали, 131І, g-опромінення, антиоксиданти.

АННОТАЦИЯ

Довганюк Л.И. Патогенетические механизмы нарушений функции почек при комбинированном воздействии на организм хлористых соединений тяжелых металлов, внешнего и инкорпорированного ионизирующего излучения. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.04 - патологическая физиология.- Тернопольськая государственная медицинская академия им. И.Я.Горбачевского МЗ Украины, Тернополь, 2002.

В экспериментах на 260 самцах белых крыс массой 0,160- 0,200 кг изучено функциональное состояние почек, перекисное окисление липидов, антиоксидантная активность, тканевой фибринолиз, неограниченный протеолиз в корковом, мозговом веществе и сосочке почек при комбинированном воздействии солей тяжелых металлов, внешнего и инкорпорированного ионизирующего излучения. Коррекцию выявленных нарушений функции почек проводили антиоксидантами тиотриазолином и уреидом транс-2,4-дигидроксикоричной кислоты (субстанция Х2) которые вводили внутримышечно один раз в день начиная с 14-х суток от начала эксперимента. Показано, что внешнее радиационное облучение поражает проксимальные отделы нефрона с нарушением транспорта ионов натрия в этом отделе почечных канальцев без активации механизмов тубуло-гломерулярной обратной связи, вызывает угнетение ферментативного фибринолиза и увеличение интенсивности лизиса высоко- и низкомолекулярных белковв без изменений протеолитической деградации коллагена в корковой, мозговой ткани и сосочке почек. Существенной закономерностью поражения почек при инкорпорации радиойода является поэтапное распостранение патологического процесса с сосудисто-клубочкового аппарата нефрона на его канальцевые отделы с доминирующим повреждением дистальних тубулярных структур. Критическим этапом развития хронического патологического процесса в почках с распостранением его на канальцевые структуры нефрона является период на 28- 35 сутки после инкорпорации радиойода. Для этого периода характерно значительное угнетение ферментативного лизиса фибрина в тканях почек. Этот механизм, как и угнетение коллагеназной активности, является значимым в формировании тубуло-интерстициальных изменений в почках в условиях комбинированного воздействия на организм тяжелых металлов, внешнего и инкорпорированного радиационного излучения. Подтверждена способность тяжелых металлов повреждать канальцевые системы проксимального транспорта ионов натрия на фоне понижения скорости клубочковой фильтрации, повышения дистальной реабсорбции ионов натрия и розвития ретенционной азотемии в плазме крови. Наибольшей интенсивности активация тубуло-гломерулярной обратной связи достигает при комбинированном нефротоксическом вплиянии хлористых соединений кадмия, таллия и свинца. Доказана эффективность тиотриазолина при коррекции нарушений функционального состояния почек при условии комбинированного нефротоксического воздействия ионизирующего излучения и тяжелых металлов. Патогенетически обосновано использование антиоксиданта Х2 (уреид транс-2,4-дигидроксикоричной кислоты) для коррекции нарушений экскреторной, ионорегулируюющей и кислотовыделительной функции почек при интоксикациях хлористыми солями кадмия, таллия и свинца, в соединении с воздействием на почки радиойода и внешнего ионизирующего излучения.

Ключевые слова: почки, липопероксидация, реабсорбция ионов натрия, тканевой фибринолиз, тяжелые металлы, 131І, g-облучение, антиоксиданты.

SUMMARY

Dovganiuk L.I. Pathogenetic Mechanisms of Renal Dysfunction in case of a Combined Action on the Organism of Chlorous Compounds of Heavy Metals, External and Incorporated Ionizing Radiation. - Manuscript.

Thesis for obtаining the scientific degree of a Candidate of Medical Science in speciality 14.03.04 - Pathologic Physiology. I.Ya. Horbachevskyi Ternopil State Medical Academy of Ukraine's MHP, Ternopil, 2002.

The dissertation has elucidated general consistent patterns of the functtional - biochemical state of the kidneys, including the principal energy-dependent process of the renal tubules - reabsorption of the sodium ions under conditions of a combined action of heavy metals (plumbum, thallium and cadmium chlorides), external g- and incorporated ionizing radiation on experimrntal animals. In order to achieve further approval, it is recommended to use methods of resolving this pathology, employing thiotriazolinum and ureide of the trans-2,4-dihydroxycinnamic acid (substance X2) whose protective influence is realized via a decrease of lipid peroxidation, an increase of the fibrinolytic and collagenase activity that may be regarded as a possible prevention of tubulo - interstitial fibrosis.

Key words: kidneys, lipid peroxidation, sodium ion reabsorption, tissue fibrinolysis, heavy metals, 131I, g- radiation, antioxidants.

Размещено на Allbest.ru