Фтор – микроэлемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности человека. Суточное поступление фтора для взрослого человека составляет около 4 мг, при этом 20–25 % его поступает с пищей, а остальное – в виде растворенных фторидов с питьевой водой.
Основная биологическая роль фтора и его соединений – костеобразование, формирование дентина, зубной эмали, предупреждение развития старческого остеопороза, хотя при интоксикации высокими дозами он проникает через плацентарный барьер и нарушает формирование костной ткани у плода [1, 4]. Фтор участвует и во многих биохимических реакциях в качестве как активатора ферментов (аденилатциклазы), так и ингибитора ферментов (липазы, эстеразы и лактатдегидрогеназы), метаболизма йода и тиреоидных гормонов, синтеза нуклеиновых кислот, белков и липидов [8]. Кроме того, высокие концентрации фтора усиливают процесс перекисного окисления липидов и угнетают систему антиоксидантной защиты [3, 5].
Загрязнение окружающей среды соединениями фтора приводят к серьезной проблеме – флюорозу [2, 6, 7].
Большая часть соединений фтора выводятся почками, в связи с чем важно исследовать функциональную активность почек в условиях фторидной интоксикации.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились на 80 половозрелых крысах линии Wistar, весом от 120 до 210 г, что соответствует массе взрослых особей. Во время экспериментов все животные находились в лабораторном виварии со свободным доступом к пище и воде.
Модель экспериментальной фторидной интоксикации создавалась на крысах ежедневным введением им раствора фторида натрия (NaF) внутрижелудочно через зонд в дозе 1,25 мг/кг в течение 1 месяца. Контрольные крысы получали водопроводную воду с поваренной солью с эквивалентной концентрацией натрия.
Исследование функции почек проводилось в конце 1, 2 и 4 недели эксперимента как в условиях водного, так и спонтанного диуреза. Водная нагрузка создавалась введением через зонд в желудок водопроводной воды в объёме 5 % массы тела. При водной нагрузке мочу собирали в метаболических клетках в течение 3 часов. При спонтанном диурезе – в течение 6 часов. У всех животных исследовались следующие параметры: содержание общего белка мочи (по методу Лоури), мочевины (наборами «Лахема»), эндогенного креатинина (по Попперу). Также на каждом сроке часть животных выводили из эксперимента. У них производили забор крови и исследовали содержание эндогенного креатинина (по методу Поппера), общего белка (биуретовым методом). У всех выведенных из эксперимента животных производили забор почек, в ткани слоев которых определяли количество мочевины и натрия. Скорость почечного кровотока изучали инвазивным способом с помощью флуометра Transonic HT 313 (США). Также производили гистологическое исследование срезов почек, окрашенных гематоксилин-эозином.
Результаты исследования и их обсуждение
При изучении влияния фторида натрия на функции почек было выявлено, что у крыс с хронической интоксикацией через одну неделю водный диурез за первые два часа с уровня контроля в 1,72 ± 0,13 мл/ч/100 г (первый час) и 1,61 ± 0,11 мл/ч/100 г (второй час) увеличился на 30,2 % (р < 0,02) и 22,3 % (р < 0,05) соответственно. За третий час количество выделившейся мочи особо не изменилось, но суммарный трехчасовой диурез был достоверно (р < 0,05) повышенным, и процент выделившейся мочи за три часа составлял 98,42 ± 6,04 % против 80,02 ± 5,88 % контроля.
К концу второй недели интоксикации диурез за первые два часа снизился до нормы, и суммарный трехчасовой диурез в 4,17 ± 0,3 мл/3 ч/100 г был всего лишь на 3,9 % больше контроля. При завершении опытов, еще спустя две недели, произошло снижение водного диуреза за все три часа (р < 0,001): на 46,6 % – за первый час, на 51,9 % – за второй и на 41,9 % – за третий час, то есть месячная интоксикация крыс привела почти к двукратному (на 47,4 %) снижению водного диуреза.
В условиях спонтанного диуреза хроническая интоксикация вызвала аналогичные изменения – первоначальное, через одну неделю, усиление диуреза с его нормализацией к концу второй и снижением на 49,8 % при месячной интоксикации.
При определении содержания креатинина в моче было показано снижение его экскреции, в то же время отмечалось повышение его концентрации в крови. Более того, даже при нормализации диуреза к концу второй недели уровень креатинина в крови продолжал повышаться.
Также через одну неделю у крыс с хронической интоксикацией в условиях водного диуреза произошло повышение скорости клубочковой фильтрации за первые два часа с контрольных уровней в 17,56 ± 1,48 мл/ч/100 г и 16,75 ± 1,33 мл/ч/100 г на 31,6 % (р < 0,02) и 37,1 % (р < 0,002) соответственно. И хотя за третий час клубочковая фильтрация уже не отличалась от контроля, но суммарная трехчасовая скорость клубочковой фильтрации достоверно (р < 0,01) повысилась на 28,8 %. Канальцевая реабсорбция воды в среднем за три часа у крыс экспериментальных животных (92,62 ± 0,53 %) не достоверно отличалась от животных контрольной группы (91,9 ± 0,38 %), но из-за значительного усиления клубочковой фильтрации диурез у экспериментальных крыс был повышенным.
После двухнедельной интоксикации основные процессы мочеобразования (фильтрация и реабсорбция) не сильно отличались от контрольной группы. Однако по завершении эксперимента расчет основных процессов мочеобразования за три часа показал достоверные (р < 0,01) снижение скорости клубочковой фильтрации и повышение канальцевой реабсорбции воды (50,24 ± 3,26 мл/3 ч/100 г и 91,94 ± 0,45 % – контроль, 38,44 ± 2,84 мл/3 ч/100 г и 93,96 ± 0,52 % – опыт). То есть как снижение фильтрации, так и усиление реабсорбции стимулировали снижение водного диуреза, поэтому он был так существенно (на 47,4 %) снижен.
Изменения основных процессов мочеобразования у крыс в условиях спонтанного диуреза при хронической интоксикации были во многом сходны с результатами, полученными после водной нагрузки.
Для объяснения механизма наблюдаемых изменений клубочковой фильтрации и канальцевой реабсорбции воды мы исследовали скорость почечного кровотока и осмотическое давление ткани почек.
Через одну неделю хронической интоксикации скорость почечного кровотока с контрольного значения в 13,15 ± 1,28 мл/мин достоверно (р < 0,02) повысилась до 18,85 ± 1,4 мл/мин, а в конце месяца и после недельной острой интоксикации произошло её снижение на 27,6 % (р < 0,02) и 24,2 % (р < 0,05) соответственно. Эти изменения кровотока в почках, несомненно, должны были повлечь за собой снижение скорости клубочковой фильтрации, что мы и отмечали.
Для объяснений изменений канальцевой реабсорбции воды, которая зависит в том числе и от осмотического давления в интерстициальной жидкости, создаваемого мочевиной и натрием, исследовалось их содержание в слоях ткани почек. Недельное введение фторида натрия в дозе 1,25 мг/кг снизило уровень мочевины и натрия во всех слоях ткани почек: в корковом веществе – на 7,3 и 8,0 % (контроль 26,42 ± 1,41 мкмоль/г влажного веса и 21,97 ± 1,25 мкмоль/г сухого веса соответственно), в мозговом веществе – на 15,2 % (р < 0,05) и 11,0 %, а в почечном сосочке – на 17,5 % (р < 0,05) и 10,0 %.
Продолжение интоксикации еще в течение одной недели характеризовалось повышением уровня мочевины в корковом веществе на 11,2 %, в мозговом веществе на 23,8 % (р < 0,05) и на 7,6 % в почечном сосочке, а уровень натрия стал ниже того значения, которое отмечалось в конце второй недели, а так как степень их изменений была примерно одинаковой, то ни осмолярность, ни канальцевая реабсорбция воды не изменились, а при скорости клубочковой фильтрации, близкой к норме, диурез после двухнедельного введения фторида натрия остался на уровне контроля.
При месячном введение фторида натрия содержание мочевины в корковом веществе увеличилось на 19,7 % (р < 0,02), в мозговом веществе – с уровня контроля в 53,69 ± 2,67 мкмоль/г влажного веса на 38,2 % (р < 0,001) и в почечном сосочке, где содержание мочевины у контрольных крыс было равно 169,43 ± 10,21 мкмоль/г влажного веса, – на 29,6 % (р < 0,01). То есть повышение содержания мочевины, а следовательно, и осмолярности после месячного введения фторида натрия способствовало отмеченному увеличению канальцевой реабсорбции воды, что снижало диурез, особенно на фоне сниженной клубочковой фильтрации.
Определение содержания воды в слоях ткани почек показало, что после недельного и двухнедельного введения фторида натрия не было особых изменений, а в месячных опытах во всех слоях почек отмечалось достоверное повышение содержания воды с градиентом от коркового вещества до почечного сосочка: на 1,6 % – в корковом веществе (р < 0,05), на 2,5 % – в мозговом веществе (р < 0,02) и на 2,9 % – в почечном сосочке (р < 0,01).
Причиной повышения содержания мочевины в ткани почек при хронической интоксикации, вероятно, могла быть сниженная скорость почечного кровотока. Очевидно, что при этом должен меняться уровень мочевины в плазме крови и ее экскреция с мочой. Проведенные исследования показали, что при хронической интоксикации в условиях водного диуреза уже с первой недели экскреция мочевины за первые два часа начала снижаться, но без достоверного отличия, однако в экспериментах, поставленных в конце второй недели, мочевины с мочой стало выделяться достоверно меньше: за первый час (76,73 ± 5,13 мкмоль/ч/100 г – контроль, 62,52 ± 4,23 мкмоль/ч/100 г – опыт, р < 0,05) и за второй (72,22 ± 4,65 мкмоль/ч/100 г – контроль, 58,13 ± 3,78 мкмоль/ч/100 г – опыт, р < 0,05). Но наибольшее снижение, в том числе и за третий час, произошло после месячного ежедневного введения фторида натрия, когда суммарная трехчасовая экскреция мочевины с уровня контроля в 238,2 ± 15,68 мкмоль/3 ч/100 г снизилась до 169,48 ± 12,23 мкмоль/3 ч/100 г (р < 0,001).
В условиях спонтанного диуреза на фоне хронической интоксикации выделение с мочой мочевины также от первой недели проведения экспериментов до их окончания снижалось (на 5,5 % – через одну неделю, на 17,4 % – через две и на 31,2 % – в конце месяца).
Одновременно со снижением экскреции мочевины повышался её уровень в плазме крови, который после двух недель хронической интоксикации достоверно (р < 0,05) отличался от контроля и к концу месяца превысил норму в 1,98 раза.
Недельное введение крысам фторида натрия в условиях водного диуреза лишь только способствовало повышению содержания белка в моче, но без достоверного отличия, хотя за три часа его концентрация возросла на 11,5 %, а при продолжении интоксикации еще в течение одной недели уже стало достоверно больше, возрастая от первого часа к третьему: за первый час степень протеинурии увеличилась на 43,0 % (р < 0,002), за второй – на 80,8 % (р < 0,001) и за третий – в 2,05 раз. Одновременно с нарастающей протеинурией в плазме крови начало снижаться содержание общего белка.
То, что двухнедельное введение крысам фторида натрия способствовало развитию протеинурии, показателя поражения клубочков и проксимального отдела канальцев почек, но при этом отмеченный ранее диуретический эффект нивелировался, подтверждает наше предположение, что к концу второй недели интоксикации проходит острый период нарушений функции почек и наступает подострый, переходящий в хронический. Месячная интоксикация вызвала наиболее выраженные изменения, в том числе и по содержанию в плазме крови (54,64 ± 3,25 г/л, р < 0,01). Очевидно, что причиной гипопротеинемии была протеинурия, которая за первый час увеличилась до 5,72 ± 0,35 мг/мл, что было больше контроля в 2,9 раза, а за второй и третий часы – в 3,3 и 2,6 раза. Степень протеинурии и содержание общего белка плазмы крови в условиях спонтанного диуреза были аналогичные данным, полученным при водном диурезе.
Гистологическое исследование почек показало, что через одну неделю введения натрия фторида в дозе 1,25 мг/кг отмечался неравномерный застой микроциркуляции с разнородным эпителием канальцев. В конце второй недели интоксикации отмечалась гиперемия и застойное полнокровие микроциркуляции, особенно в венулах и клубочках, полости которых расширились. Появились единичные мелкие кровоизлияния. В проксимальных и дистальных извитых канальцах коркового вещества отмечалась разная степень повреждения эпителиоцитов. В мозговом веществе также наблюдался застой в микроциркуляции с участками плазморрагии, а среди эпителия канальцев отмечаются единичные дистрофичные элементы, но просветы собирательных трубочки были с равномерным кубическим эпителием и свободны. В конце четвертой недели выявленные изменения характеризовались прогрессивным развитием (рисунок). Нефротелий париетального листка клубочка стал слущенным, а состояние большинства ядра мезангиоцитов стало пикнотическим, а также с частичным лизисом, а у нефротелия канальцев, в просвете которых имелись плотные эозинофильные массы, отмечалась десквамация и гиалиново-капельная дистрофия. То есть введение крысам фторида натрия вызывает изменения в почках, характерные для мембранозного интракапиллярного гломерулонефрита.
Морфология почек крыс через один месяц введения фторида натрия в дозе 1,25 мг/кг. Окраска гематоксилин-эозином. х600
Выводы
1. При моделировании хронической фторидной интоксикации ежедневное внутрижелудочное введение крысам линии Вистар фторида натрия в дозе 1,25 мг/кг через одну неделю увеличивает водный и спонтанный диурез в результате повышения клубочковой фильтрации, обусловленного ускорением почечного кровотока. С продолжением интоксикации в конце месяца происходит двукратное снижение водного и спонтанного диуреза вследствие уменьшения скорости почечного кровотока и клубочковой фильтрации, а также повышения объёма канальцевой реабсорбции воды. Одновременно снижается экскреция креатинина и повышается его содержание в крови, отмечается протеинурия и гипопротеинемия.
2. Хроническая интоксикация крыс фторидом натрия снижает экскрецию мочевины, а содержание в слоях ткани почек повышает, что увеличивает осмотическое давление и стимулирует канальцевую реабсорбцию воды.
3. Хроническая интоксикация крыс фторидом натрия способствует развитию в почках застойного полнокровия сосудов интерстиция и клубочков, вызывает дистрофические повреждения эпителиоцитов канальцев почек.
Рецензенты:
Албегова Ж.К., д.м.н., доцент кафедры нормальной физиологии, ГБОУ ВПО «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Владикавказ;
Джиоев И.Г., д.м.н., профессор, заведующий ЦНИЛ, ГБОУ ВПО «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Владикавказ.
Работа поступила в редакцию 02.12.2013.
Библиографическая ссылка
Плахтий Л.Я., Еналдиева Д.А., Бибаева Л.В., Кониева А.А., Дзахова Г.А., Цховребов А.Ч. ХРОНИЧЕСКОЕ ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ФТОРИДА НАТРИЯ НА ФУНКЦИИ ПОЧЕК КРЫС В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 11-4. – С. 696-700;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33187 (дата обращения: 19.04.2024).