Исследование нейротоксичности акрилатов акрилонитрила и акриламида

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование нейротоксичности акрилатов акрилонитрила и акриламида

Известно, что акрилонитрил (АН) и акриламид (АА) - яды общетоксического действия и вероятные канцерогены [4], которым уделяется мало внимания. Описаны случаи их воздействия на различные органы и системы, однако механизмы повреждающего действия акрилатов на организм изучены недостаточно.

Целью данной работы является сравнительное изучение механизмов нейротропного действия близких по строению АА и АН в модельных экспериментах и по клиническим лабораторным показателям, а также обобщение полученных нами данных о патогенезе их нейротоксичности и создание современной схемы нейротропного действия этих широко распространенных промышленных мономеров. Работа выполнена в рамках Международной программы ВОЗ/ООН по химической безопасности [1,11].

Исследования проведены на 160 белых беспородных крысах-самцах массой 150 - 200 г. Содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии с принципами Хельсинской декларации. Головной мозг крыс промывали 1,15% раствором KCl, содержащим 100 мМ трис-HCl буфер, рН 7,4, измельчали, гомогенизировали в гомогенизаторе Даунса; активность каталазы (КТ) в гомогенате головного мозга определялась по уменьшению оптической плотности инкубационной смеси при длине волны 230 нм в результате разложения перекиси водорода ферментом [5]. Динамика активности фермента выражалась в процентном отношении по сравнению с исходной активностью, принятой за 100%. Для создания экспериментальной модели острого отравления АА вводился однократно внутрибрюшинно в дозе 4/5 от LD₅₀ (1,4 ммоль/кг) [6,8]. При изучении спонтанного перекисного окисления липидов на экспериментальной модели острой интоксикации его активность определялась по скорости образования малонового диальдегида (МДА) [7]. Содержание белка в биологических препаратах определялась биуретовым методом [2].

Эксперименты продемонстрировали снижение в гомогенате головного мозга крыс на 48% активности КТ - одного из важнейших ферментов антиоксидантной защиты при прямом воздействии 10мМ АА in vitro уже через 5 минут после добавления акрилата в инкубационную среду (рис. 1). Активность фермента была пониженной до 30-ой минуты опыта, не достигая исходного значения (рис. 1).

нейротропный акрилонитрил акриламид каталаза

Рис. 1 Влияние акриламида (АА) на активность каталазы в гомогенате головного мозга крыс

В этой связи представляет интерес представленная на рис. 2 динамика развития прооксидантного эффекта АА в головном мозге крыс, из которого видно, что острое отравление АА вызывало стимуляцию перекисного окисления липидов в плазме крови экспериментальных животных: увеличение скорости образования МДА в гомогенате головного мозга крыс отмечалось лишь через 24 часа после введения опытным животным мономера (р<0,05). Полученные результаты указывают на важную роль ПОЛ в патогенезе токсического действия АА и объясняют нейротоксические эффекты яда, показанные ранее [9,11]. Что же касается АН, то его нейротоксические эффекты и прооксидантный механизм воздействия на клетки центральной нервной системы как один из возможных способов токсического влияния на нее также были показаны ранее [6]. Последующие исследования также показали возможность образования аддуктов АН и АА с гемоглобином крыс, а также у людей, профессионально подверженных действию этого яда [3,6,9]. Это свидетельствуют, что одним из вероятных механизмов нейротоксичности АН является образование связей исходной молекулы и ее метаболитов с биомакромолекулами, в том числе и в клетках нервной системы. Учитывая близость строения АА и АН, а также доказанность появления в системе микросомальных оксидаз более активных метаболитов этих акрилатов [6,8] можно считать, что связывание с белками нейронов головного мозга людей как АН, так и АА и играет важную роль в патогенезе их нейротропного действия.

Кроме того, представляются очень важными ранее полученные в нашей лаборатории результаты, свидетельствующие о снижении активности в головном мозге отравленных АН крыс гамма - аминомасляной кислоты (ГАМК) - важнейшего тормозного медиатора, что связывалось с ингибированием фермента биосинтеза ГАМК - глутаматдекарбоксилазы [6]. Это, в свою очередь, приводит к накоплению глутамата в головном мозге отравленных животных и сопровождается стимуляцией NMDA - рецепторов, то есть к развитию феномена эксайтотоксичности [10]. Ряд симптомов острого отравления акрилатами - повышенная возбудимость, гиперрефлексия, тремор, переходящий в судороги, галлюцинации, завершающиеся параличом и смертью [1,11] могут быть связаны именно с высокой концентрацией глутамата в центральной нервной системе и пониженным уровнем ГАМК. Это позволяет предположить единый механизм нейротоксического действия этих акрилатов, современная схема которого представлена на рис. 3:

Рис. 2. Динамика скорости образования МДА в головном мозге крыс при остром отравлении акриламидом (АА)

Рис. 3. Патогенез нейротоксичности акрилатов

Литература

1. Акрилонитрил. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Женева: ВОЗ, 1987. №28. 113 с.

2. Дэвени Т., Гергей Я. Аминокислоты, пептиды, белки. М., 1976. С 69.

3. Иванов В.В., Климацкая Л.Г. Биомониторинг в предупреждении экологических болезней. - Красноярск, 1996. С. 43-44.

4. Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации. Государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. Раздел «Химические факторы производственной среды. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». Гигиенические нормативы. ГН 2.2.5.1313-03. - Департамент Госсанэпиднадзора Минздрава РФ. М., 2003.

5. Медицинские лабораторные технологии // Под ред. А.И. Карпищенко Том.2. 1999

6. Молекулярно-клеточные механизмы токсичности ксенобиотиков, профессионально обусловленных и экологических заболеваний / Иванов В.В., Котловский Ю.В., Климацкая Л.Г. и др. Новосибирск, «Наука» 2004. 224 с.

7. Стальная И.Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты / И.Д. Стальная, Т.Г. Гаришвили // Современные методы в биохимии. М., 1977.С. 63-64.

8. Тарских М.М. Промышленный мономер акриламид: взаимосвязь окислительного метаболизма, гепатотоксических эффектов и механизмов их развития / М.М. Тарских // Сибирский мед. журнал. - Иркутск, 2004. - №4. - С 35 - 40.

9. Тарских М.М., Климацкая Л.Г., Колесников С.И. Исследование нейротоксичности акрилатов в эксперименте и у рабочих акрилонитрильного производства // Бюлл. Вост.-Сиб. научного центра СО РАМН. - Иркутск, 2012. №3 (85). Часть 2. - С. 316-318.

10. Хижняк А.А., Курсов С.В. Участие возбуждающих аминокислотных трансмиттеров в механизмах нейродеструкции и перспективные методы патогенетической коррекции // Біль, знеболювання, інтенсивна терапія. 2003. №1. С. 43-51.

11. Acrylamide. Environmental Health criteria 49. Geneva: WHO, 1989. 120 p

Размещено на Allbest.ru