В настоящее время заболевания, связанные с токсическими поражениями печени, занимают ведущее место среди патологий, вызывающих необратимые нарушения в функционировании всех систем человеческого организма [2; 3; 4].
Печень является барьером на пути чужеродных веществ, попадающих в организм человека [3]. Изменение активности печеночных ферментов (вследствие наследственных энзимопатий, воздействия неблагоприятных экологических факторов и др.) ведет к снижению детоксикационной функции печени. На фоне этого чужеродные вещества могут оказывать значительное воздействие на печеночную паренхиму, приводящее к формированию токсического поражения этого органа [4].
Исследование функционального состояния эритроцитов - наиболее удачная биологическая модель для изучения динамики многих нарушений, протекающих в организме при развитии патологии [5; 9]. Интерес к изучению липидной составляющей мембран эритроцитов для оценки степени токсического поражения печени возник после того, как оказалось, что действие на организм повреждающих факторов сопровождается существенным сдвигом в липидном обмене, тогда как печень является одним из центральных органов обмена липидов [7; 9]. Поскольку этот сдвиг затрагивал фосфолипидный обмен, было очевидно, что он может обусловить и изменения функциональных свойств эритроцитарной мембраны [5; 8]. К сожалению, неспецифический стереотип подобных отклонений, который в литературе рассматривается как атрибут стрессорной реакции, охарактеризован только в самой общей форме. Однако физиологические свойства, такие как деформируемость, осмотическая резистентность и способность к агрегации, обеспечивающие продвижение эритроцитов по кровяному руслу, а следовательно, транспорт кислорода к органам и тканям, определяются лабильностью эритроцитарной мембраны. Последняя, в свою очередь, находится в прямой зависимости от количества и соотношения между различными фракциями эритроцитарных липидов.
Цель исследования - изучить особенности липидного состава мембран эритроцитов крыс при экспериментальном токсическом поражении печени, вызванном воздействием этанола и четыреххлористого углерода.
Материалы и методы исследования
Опыты были проведены на 150 белых нелинейных крысах-самцах массой 150-200 г. Экспериментальные животные были разделены на две опытные и контрольную группу. У крыс первой опытной группы (n = 50) модель токсического поражения печени создавали подкожным введением 50 %-го масляного раствора четыреххлористого углерода, а у животных второй опытной группы - внутрижелудочным введением 40 %-го раствора этанола. Формирование моделей подтверждали патогистологическим исследованием печени крыс. Контрольную группу (n = 50) составили интактные животные. Липидный спектр мембран эритроцитов изучали через 72 часа после моделирования токсического гепатита. На всех этапах эксперимента соблюдались правила гуманного обращения с животными.
Определение содержания общих липидов (общих фосфолипидов (ФЛ), холестерина (ХС)) и фосфолипидов (лизофосфатидилхолина (ЛФХ), фосфатидилхолина (ФХ), фосфатидилсерина (ФС), фосфатидилэтаноламина (ФЭ), лизофосфатидилэтаноламина (ЛФЭ), сфингомиелина (СМ)) в эритроцитах производили с помощью высокоэффективной тонкослойной хроматографии [5; 6].
Полученные экспериментальные данные были обработаны методами вариационной статистики с использованием пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 [1].
Результаты исследования и их обсуждение
Согласно полученным данным, липидный спектр мембран эритроцитов крыс в условиях экспериментального токсического гепатита, вызванного интоксикацией этиловым спиртом и четыреххлористым углеродом, изменялся однонаправлено. При интоксикации как тетрахлорметаном, так и этанолом в эритроцитах возрастало содержание холестерина и снижалось количество общих фосфолипидов. Содержание ХС в мембранах эритроцитов увеличилось в среднем на 20 % (р < 0,001) при действии CCl4 и на 17 % (р<0,001) при действии этанола по сравнению с данными в контрольной группе. Степень снижения количества общих фосфолипидов при интоксикации CCl4 была значительнее (на 22 %, р < 0,001)), чем при действии этанола (на 14 %, р < 0,001). Значение коэффициента ХС/ФЛ при интоксикации этанолом возросло на 38 % (р < 0,001), тогда как при интоксикации четыреххлористым углеродом - на 62 % (р < 0,001) по сравнению с группой интактных животных.
Как известно, в результате встраивания холестерина в мембраны эритроцитов увеличиваются их размеры и изменяется форма: происходит превращение двояковогнутых дисков в сфероциты и эхиноциты. Этот процесс сопряжен с изменением физико-химических свойств эритроцитарной мембраны: повышением ее микровязкости, ухудшением деформируемости клеток, способности к прохождению в микроциркулярном русле и снижением активности Na+,K+ - АТФазы.
При изучении фосфолипидного спектра эритроцитарных мембран было обнаружено примерно одинаковое снижение содержания ФХ во всех экспериментальных группах (в среднем, на 8-10 % относительно контроля) с одновременным ростом образования ЛФХ, что свидетельствует об активации фосфолипазы А2. Однако компенсация недостатка ФХ в наружном монослое мембран эритроцитов осуществлялась за счет повышения количества СМ. Расчет коэффициента ФХ/СМ, характеризующего уровень перераспределения фосфолипидных фракций внутри мембранного бислоя, показал значительные отличия от нормы. Так, при интоксикации этанолом значение коэффициента ФХ/СМ составило 2,46 условных единиц (усл. ед.), а при интоксикации CCl4 2,21 усл. ед., тогда как в группе здоровых животных данный коэффициент составил 3,87 усл. ед. Таким образом, при обеих моделях токсического поражения печени наблюдалась общая тенденция к снижению этого коэффициента, что предполагает уменьшение жидкостных свойств и увеличение микровязкости липидного бислоя.
При изучении изменений фосфолипидных фракций, характеризующих внутренний монослой мембраны эритроцитов (ФЭ, ЛФЭ, ФС), также отмечались рассогласования в их соотношении. Количество ФЭ уменьшалось во всех группах животных, подвергнутых стрессорным воздействиям, но наиболее было выражено при токсическом действии тетрахлорметана (на 32 %, р < 0,001)), чем этанола (на 21, р < 0,001) по сравнению с данными в контрольной группе. При этом как в первой, так и во второй группах наблюдалось значительное увеличение доли ЛФЭ в мембранах эритроцитов, что может быть обусловлено не только активацией фосфолипаз, но и воздействием радикалов трихлорметина, хлорина (из CCl4) и этильных радикалов (из этанола). Также обращает на себя внимание увеличение количества ФС. Расчет коэффициента ФЭ/ФС показал, что при интоксикации этанолом его величина составляет 1,91 усл. ед., а при интоксикации CCl4 - 1,96 усл. ед. (в контрольной группе - 3,22 усл. ед.). Описанные биохимические изменения липидного спектра эритроцитарных мембран свидетельствуют о наличии глубоких структурно-функциональных нарушений внутри мембранного бислоя эритроцитарной мембраны при действии токсического агента.
Другой характеристикой лабильности липидного бислоя является его асимметрия. ФХ совместно с СМ располагаются преимущественно во внешнем монослое липидного бислоя мембраны, а ФЭ и ФС во внутреннем монослое. Расчет коэффициента (ФЭ + ФС)/(ФХ + СМ), который отражает отношение суммы фосфолипидов с меньшей насыщенностью жирных кислот к фосфолипидам с большей насыщенностью, позволяет получить представление о жидкостности мембраны. Так, при интоксикации этанолом значение коэффициента асимметрии составило 0,44 усл. ед., а при интоксикации CCl4 - 0,46 (в контроле 0,53), т.е. во всех вышеназванных экспериментах коэффициент асимметрии был ниже контрольной величины, что обусловливает повышение насыщенности липидного бислоя и соответственно потери воды и увеличение микровязкости.
Заключение
Таким образом, токсическое действие четыреххлористого углерода и этанола затрагивает не только паренхиму печени, но и имеет выраженные системные проявления. При этом оба вещества вызывают неспецифическую реакцию организма, которая проявляется в однонаправленном изменении липидной составляющей мембран эритроцитов.
Список литературы
- Герасимов А.Н. Медицинская статистика: учебное пособие. - М.: Медицинское информационное агентство, 2007. - 480 с.
- Изучение влияния флавоноидов на системы детоксикации ксенобиотиков при курсовой алкоголизации у крыс / Е.Г. Доркина, Е.О. Сергеева, Л.А. Саджая, А.Ю. Терехов, Е.П. Парфентьева, И.В. Скульте // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. - 2009. - №1, Т.XIX, приложение №33. - С. 74.
- Ерохин Ю.А., Ануфриева Е.Ю. Злоупотребление алкоголем в России и его последствия // Экология и безопасность жизнедеятельности: сборник статей VI Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 111-113.
- Ивашкин В.Т., Маевская М.В. Алкогольно-вирусные заболевания печени. - М.: Литера, 2007. - 160 с.
- Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. - М.: МЕДпресс-информ, 2004. - 920 с.
- Кейтс М. Техника липидологии. - М.: Мир, 1975. - 322 с.
- Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Обмен липидов и липопротеидов и его нарушения. - СПб.: Питер, 1999. - 512 с.
- Применение биологически активных веществ морских гидробионтов для коррекции нарушений липидного обмена при алкогольной интоксикации / Н.Ф. Кушнерова, Ю.А. Рахманин, Т.Н. Гордейчук, С.Е. Фоменко, Ю.И. Добряков, Л.Н. Лесникова, Е.Ю. Добряков // Гигиена и санитария. - 2000. - № 3. - С. 70-73.
- Лесникова Л.Н., Кушнерова Н.Ф., Добряков Е.Ю. Особенности метаболизма организма при остром стрессе и его коррекция хаурантином и эссенциале // Новые медицинские технологии на Дальнем Востоке: материалы V Региональной науч.-практ. конф. Хабаровск, 2002. - Владивосток: Дальнаука, 2002. - С. 71.
Рецензенты:
Пескова Т.Ю., д.б.н., доцент, профессор ГОУ ВПО «Кубанский государственный университет Министерства образования и науки РФ», г. Краснодар;
Каде А.Х., д.м.н., профессор, зав. кафедрой общей и клинической патофизиологии ГОУ ВПО «Кубанский государственный Медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», г. Краснодар.