Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПОЛЛЮТАНТОВ НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МОЗЖЕЧКЕ БЕЛЫХ КРЫС

Мажитова М.В. 1
1 ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет», Астрахань
Окислительный стресс является неспецифической реакцией организма на любое воздействие, в том числе и токсической природы. Для оценки глубины повреждения необходимо оценить степень интенсивности окислительных процессов и уровень антиоксидантной защиты. Наиболее уязвимой структурой при отравлениях серосодержащим газом является центральная нервная система. Ее неоднородность позволяет предположить разную степень устойчивости к воздействию токсиканта. В данной работе изучено хроническое влияние природного газа Астраханского месторождения на свободнорадикальные процессы в мозжечке самцов и самок белых крыс двух возрастных групп. Установлено, что реакция ткани мозжечка на токсическое воздействие имеет возрастные и половые особенности. Показано положительное влияние антиоксидантов α-токоферола и эмоксипина на изучаемые показатели мозжечка в условиях хронической интоксикации.
серосодержащий газ
мозжечок
свободнорадикальное окисление
антиоксиданты
1. Дубинина Е.Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения / Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов, И.Г. Поротов // Вопросы мед. химии. – 1995. – № 1. – С. 24–26.
2. Клебанов Г.И. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеинов / Г.И. Клебанов, И.В. Бабенкова, Ю.О. Геселкин // Лаб. дело. – 1988. – №5. – С. 59–62.
3. Клейн А.В. Влияние хронического комплексного воздействия оксида серы и промышленной пыли на центральную нервную систему / А.В. Клейн, Т.И. Ивонина // Тез. докл. науч. конф. ЦНИЛ Свердловского мед. института. – Свердловск, 1989. – С. 68–69.
4. Королюк М.А. Метод определения активности каталазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванов, М.Г. Майорова, В.Е. Токарева // Лаб. дело. – 1988. – №1. – С. 16–19.
5. Мажитова М.В. Модуляция перекисного окисления липидов в разных отделах центральной нервной системы под воздействием серосодержащего газа / М.В. Мажитова, Д.Д. Теплый, Д.Л. Теплый, Н.Н. Тризно, Д.В. Карпеева, О.А. Ходарина // Экология и жизнь: XV междунар. научно-практич. конф. – Пенза, 2008. – С. 32–34.
6. Метельская В.А. Скрининг-метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке / В.А. Метельская, Н.Г. Гуманова // Клиническая лабораторная диагностика. – 2005. – № 6. – С. 15–18.
7. Полунин И.Н. Токсический отек легких при остром отравлении сероводородсодержащим газом / И.Н. Полунин, Р.И. Асфандияров, Н.Н. Тризно // Астрахань, 1999. – 219 с.
8. Стальная И.Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты / И.Д. Стальная, Т.Т. Гаришвили // Современные методы в биохимии. – М.: Медицина, 1977. – С. 66–68.
9. Чевари С. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения ее в биологических материалах / С. Чевари, И. Чаба, Й. Сокей // Лаб. дело. – 1985. – №11. – С. 678–681.
10. Tailor S.L. Sensitive fluorometric method for tissue tocopherol analysis/ S.L. Tailor, M.P. Lambden, A.L. Tappel // Lipids. – 1976. – 11, № 7. – P. 530–538.

Природный промышленный газ Астраханского месторождения богат серосодержащими соединениями. Содержание сероводорода в нем достигает 25 % по объему, что делает его чрезвычайно токсичным. Превращения различных ксенобиотиков и в том числе сероводорода происходит в системе микросомальных монооксидаз и связаны в основном с процессами окисления с участием цитохрома Р450. На первом этапе действие серосодержащего газа приводит к образованию кислородных метаболитов серы радикальной природы (S2O3, SO3) и кислорода (супероксид анион-радикал, синглетный кислород), что инициирует перекисное окисление липидов. Образованные активные частицы, воздействуя на структуры мембран, передают радикальные свойства на липидные молекулы, тем самым, продолжая цепную реакцию. В ходе этих процессов образуются продукты окисления фосфолипидов, что нарушает физико-химические свойства клеточных и субклеточных мембран вследствие усиления их гидрофильности [7].

Самой уязвимой структурой при отравлениях серосодержащим газом является ЦНС [3]. Нейротоксичность сероводорода настолько велика, что при экстремально высокой концентрации в окружающем воздухе (1420 мг/м3) достаточно одного вдоха для наступления летального исхода. Ранее [5] нами было исследовано влияние серосодержащего газа на течение свободнорадикальных процессов в больших полушариях, продолговатом и среднем мозге. Цель нашего исследования - изучить влияние хронического воздействия природного серосодержащего газа Астраханского месторождения на антиоксидантную защиту и свободнорадикальные процессы в мозжечке белых крыс.

Для достижения поставленной цели животных группировали по половому и возрастному признакам: самцы и самки 6- и 24-месячного возраста. Животные содержались в условиях вивария на стандартном рационе при свободном доступе к воде и пище. Формировали контрольные группы (без воздействия) и опытные, получавшие ингаляторно ССГ в дозе 150 мг/м3 по 4 часа в день понедельник-пятница в течение 6 недель. Для изучения антиоксидантной коррекции части животных в течение 14 дней перед декапитацией вводили перорально α-токоферол в дозе 1 мг/100 г массы тела, другим группам - внутримышечно водный раствор эмоксипина (0,5 мг/100 г массы тела). Животных декапитировали после наркотизации этаминалом натрия (внутрибрюшинно в дозе 5 мг на 100 г массы тела). Выделяли мозжечок, из которого готовили гомогенаты на фосфатном буферном растворе (рН 7,45) на холоду в кратчайшие сроки непосредственно перед исследованиями. В среднем мозге спектрофотометрическими методами определяли уровень свободнорадикальных процессов (перекисное окисление липидов (ПОЛ): исходный уровень малонового диальдегида (МДА), скорость спонтанного (Сп.ПОЛ) и аскорбатзависимого (Аск.ПОЛ) ПОЛ [8], окислительную модификацию белков (ОМБ) [1], содержание конечных метаболитов NO [6], окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), а также антиоксиданты (каталаза [4] и СОД [9] жирорастворимые антиоксиданты: α-токоферол, β-каротин, витамин А, α-токоферилхинон (α-ТФХ), оксотокоферол (ОТФ) [10]) и общую антиокислительную активность (АОА) [2]. Достоверность различий двух средних величин определяли с помощью критерия t-Стьюдента.

Результаты исследования уровня свободнорадикальных процессов и антиоксидантной защиты ткани мозжечка разнополых молодых и старых животных на фоне хронического воздействия ССГ представлены в табл. 1,2. Увеличение уровня МДА, скорости спонтанного ПОЛ, ОМБ и ОВП у молодых самцов иллюстрируют интенсификацию СРО под действием ССГ. У самок того же возраста изменения оказались менее выраженными, чем у самцов, и проявились в снижении скорости спонтанного ПОЛ и ОВП, но в усилении уровня ОМБ и NO-метаболитов.

Таблица 1

Уровень свободнорадикальных процессов в мозжечке белых крыс после хронического ингаляторного воздействия серосодержащим газом (M ± m, n = 10)

Молодые

♂ контроль

♂ ССГ

♀ контроль

♀ ССГ

МДА, нмоль/0,5 г ткани

3,02 ± 0,19

4,31 ± 0,308*

3,015 ± 0,240

3,692 ± 0,291

Сп.ПОЛ, нмоль/ч

28,262 ± 1,01

34,385±1,981*

31,07 ± 1,775

25,850±1,250*

Аск.ПОЛ, нмоль/ч

113,73 ± 6,37

103,387± 7,091

72,18 ± 4,138#

70,15±3,409

ОМБ, мкмоль/мг белка

0,25 ± 0,013

0,38±0,031*

0,28 ± 0,012

0,42±0,025*

NO, мкмоль

28,60 ± 1,144

32,72±2,423

46,80 ± 1,217#

84,71±5,758*

ОВП, эВ

0,108±0,007

0,127±0,008*

0,209 ± 0,008#

0,180±0,009*

Старые

♂ контроль

♂ ССГ

♀ контроль

♀ ССГ

МДА, нмоль/0,5 г ткани

3,54 ± 0,204

5,42±0,315*

2,15 ± 0,137#∆

4,75±0,282*

Сп.ПОЛ, нмоль/ч

26,22 ± 2,012

33,33±2,65*

16,25 ± 0,898#∆

31,17±1,767*

Аск.ПОЛ, нмоль/ч

65,91 ± 4,500∆

78,80±3,578*

55,76 ± 3,787∆

70,24±3,411*

ОМБ, мкмоль/мг белка

0,34 ± 0,014∆

0,43±0,032*

0,35 ± 0,011∆

0,44±0,025*

NO, мкмоль

31,58 ± 1,579

35,12±2,869

40,11 ± 1,203#∆

37,89±2,573

ОВП, эВ

0,170 ± 0,008∆

0,235±0,015*

0,190 ± 0,011

0,231±0,013*

Примечание.

# - достоверно по сравнению с самцами того же возраста; ∆ - достоверно по сравнению с группой молодых животных; * - достоверно по сравнению с контрольной (без воздействий) группой; ° - достоверно по сравнению с группой животных, получавших серосодержащий газ.

О более глубоком нарушении свободнорадикального окисления в мозжечке у молодых самцов под действием ССГ говорит значимое снижение АОА, активности каталазы и СОД, α-токоферола и α-ТФХ. У молодых самок же, напротив, активности каталазы и СОД увеличились при достоверном снижении β-каротина и α-токоферола. Такие разнонаправленные изменения в активности антиоксидантов мозжечка самок позволили сохранить АОА этого отдела ЦНС на уровне контрольных значений.

Если у молодых животных больший повреждающий эффект газа выявлен в мозжечке у самцов, то в группах старых животных и у самцов, и у самок возросли ПОЛ по всем показателям, уровень ОМБ и ОВП. Эти изменения произошли на фоне снижения АОА у животных обоего пола, а также усиления активности СОД у старых самцов, снижения витамина А и увеличения α-ТФХ в мозжечке старых самок.

Учитывая активизацию свободнорадикальных процессов на фоне ингаляций ССГ, нами изучена возможность антиоксидантной коррекции возникших изменений α-токоферолом и эмоксипином.

Введение α-токоферола на фоне хронической интоксикации усилило скорость спонтанного ПОЛ (P < 0,05), NO-метаболитов (P < 0,05) и ОВП (P < 0,05) в мозжечке молодых самцов. Несмотря на усиление пероксидации липидов, ОМБ на этом фоне снизилось (P < 0,05). Усиление ПОЛ и ОВП, возможно, связано с перегрузкой собственной антиоксидантной системы мозжечка, т.к. экзогенных α-токоферол увеличил активность СОД, содержание α-токоферола и α-ТФХ в этой области у молодых самцов.

Таблица 2

Уровень антиоксидантной защиты мозжечка белых крыс после хронического ингаляторного воздействия серосодержащим газом (M  ±  m, n = 10)

Молодые

♂ контроль

♂ ССГ

♀ контроль

♀ ССГ

АОА, %

57,28  ±  3,27

47,42 ± 3,302*

65,75  ±  2,96

61,18 ± 4,233

Каталаза, у.е./мг белка

3,31  ±  0,24

2,23 ± 0,145*

2,94  ±  0,18

3,67 ± 0,284*

СОД, у.е./мг белка

37,18  ±  1,12

28,52 ± 2,987*

40,77  ± 1,65

48,27 ± 3,109*

Витамин А, мкмоль/1г ткани

0,018 ± 0,0012

0,016 ± 0,002

0,028 ± 0,002 #

0,026 ± 0,003

β-каротин, мкмоль/1г ткани

0,21 ± 0,013

0,19 ± 0,021

0,38 ± 0,022 #

0,30 ± 0,028*

α-тф, мкмоль/1г ткани

0,661 ± 0,031

0,51 ± 0,033 *

0,813 ± 0,044 #

0,69 ± 0,034*

α-ТФХ, ед. оп. пл./1г тани

1,803 ± 0,085

1,42 ± 0,098*

2,011 ± 0,144

1,87 ± 0,121

ОТФ, мкмоль/1г ткани

0,35 ± 0,02

0,34 ± 0,031

0,46 ± 0,021 #

0,44 ± 0,025

Старые

♂ контроль

♂ ССГ

♀ контроль

♀ ССГ

АОА, %

53,44  ±  2,38

40,11 ± 2,135*

58,25  ±  3,02

45,44 ± 3,153*

каталаза, у.е./мг белка

3,04  ±  0,124

1,58 ± 0,084 *

3,15  ±  0,095

2,34 ± 0,186*

СОД, у.е./мг белка

35,71  ±  1,43

47,85 ± 3,918*

42,53  ±  2,13 #

44,56 ± 3,891

Витамин А, мкмоль/1г ткани

0,012 ± 0,001 ∆

0,014 ± 0,002

0,024 ± 0,002 #

0,018 ± 0,002*

β-каротин, мкмоль/1г ткани

0,17 ± 0,009 ∆

0,11 ± 0,009*

0,31 ± 0,025 #

0,25 ± 0,012*

α-тф, мкмоль/1г ткани

0,405 ± 0,022 ∆

0,317 ± 023*

0,684 ± 0,027 # ∆

0,45 ± 0,021*

α-ТФХ, ед. оп. пл./1г ткани

1,134 ± 0,078 ∆

0,92 ± 0,082

1,604 ± 0,091 # ∆

1,98 ± 0,11*

ОТФ, мкмоль/1г ткани

0,28 ± 0,02 ∆

0,29 ± 0,024

0,31 ± 0,017 ∆

0,29 ± 0,031

Эмоксипин, напротив, снизил все показатели ПОЛ и ОМБ (P < 0,05) у молодых самцов, но так же как α-токоферол увеличил ОВП (P < 0,05), при повышении активности каталазы (P < 0,05) и СОД (P < 0,05).

В мозжечке молодых самок витамин Е, с одной стороны, снизил уровень МДА и ОМБ, но увеличил кинетические характеристики ПОЛ. Так же α-токоферол снизил возросший на фоне ингаляций ССГ уровень конечных метаболитов NO (P < 0,05). Эти изменения свободнорадикального окисления отмечены на фоне снижения активности каталазы (P < 0,05) и повышения содержания β-каротина (P < 0,05) и α-ТФХ (P < 0,05).

Эмоксипин при неизменном уровне МДА снизил скорость индуцированного ПОЛ, но увеличил скорость спонтанного процесса в мозжечке молодых самок. При этом и NO-метаболиты, и ОВП значимо снизились, что сопровождалось снижением активности каталазы.

В старших возрастных группах самцов и самок оба антиоксиданта привели к снижению ПОЛ, ОМБ и ОВП в мозжечке. И эмоксипин, и α-токоферол оказали большее влияние на антиоксидантную систему мозжечка старых самцов. Витамин Е увеличил активность каталазы (P < 0,05), содержание β-каротина (P < 0,05) и эндогенного α-токоферола (P < 0,05) при снижении активности СОД (P < 0,05), а эмоксипин увеличил активность каталазы (P < 0,05), что повысило АОА ткани.

У старых самок в мозжечке витамин Е увеличил активность каталазы, содержание витамина А (P < 0,05), β-каротина (P < 0,05) и α-токоферола (P < 0,05), а эмоксипин увеличил только активность каталазы (P < 0,05).

На основании полученных результатов можно заключить, что хроническая интоксикация серосодержащим газом Астраханского месторождения смещает баланс свободнорадикальных процессов в мозжечке крыс в сторону усиления процессов пероксидации на фоне ослабления антиоксидантной защиты. Половая специфика реакции мозжечка в ответ на действие токсиканта выражена в большей степени у молодых животных. Больший повреждающий эффект ССГ оказывает на свободнорадикальные процессы в мозжечке старых крыс обоего пола. Применение антиоксидантов способно предотвратить или сгладить последствия сероводородной интоксикации.

Рецензенты:

Тризно Н.Н., д.м.н., профессор, зав. кафедрой патологической физиологии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, г. Астрахань;

Фельдман Б.В., д.б.н., зав. кафедрой биологии с курсом ботаники ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, г. Астрахань.

Работа поступила в редакцию 28.07.2011


Библиографическая ссылка

Мажитова М.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПОЛЛЮТАНТОВ НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МОЗЖЕЧКЕ БЕЛЫХ КРЫС // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 10-2. – С. 422-425;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28839 (дата обращения: 25.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252