Легкие как орган с чрезвычайно высоким уровнем метаболизма липидов, анализ функций. Общая характеристика показателей окислительного метаболизма в гомогенатах легких экспериментальных животных, подвергнутых воздействию полиметаллической пыли города Балхаш.
Аннотация к работе
Окислительный метаболизм имеет особое значение для функционирования системы органов дыхания, так как легкие представляют собой наиболее крупную биологическую мембрану организма, внешняя поверхность которой постоянно контактирует с кислородом, а также с такими активаторами ПОЛ как озон, двуокись азота [3,4,]. Легкие - орган с чрезвычайно высоким уровнем метаболизма липидов, функция которых может определять как режим адаптации ткани, так и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов [5,6]. Существенную помощь в уточнении неблагоприятного воздействия городской пыли на организм на уровне реально действующей нагрузки может оказать изучение окислительного метаболизма как универсального механизма повреждающего эффекта. Вместе с тем, ведущее значение в патогенезе воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на организм имеет образование свободных радикалов с их способностью вызывать окислительную модификацию биомолекул, степень выраженности которой зависит от интенсивности генерации оксида азота (N0), активных форм кислорода (АФК) и состояния антиоксидантной защиты[13]. Во второй группе затравка производилась ингаляционно в течение 70 дней в дозе 0,05 мг/м3 (доза соответствующая ПДК для населеннных мест); в третьей группе затравка животных производилась 4 месяца (по 0,05 мг/м3).
Введение
Некоторые ткани в силу своей функциональной метаболической активности обладают чувствительностью к состоянию окислительного стресса, что связано с высокой потенциальной мощностью прооксидантной системы и низкой буферной емкостью антиоксидантной защиты (АОЗ). К таким тканям относятся мозг, сетчатка, легкие [1,2]. Окислительный метаболизм имеет особое значение для функционирования системы органов дыхания, так как легкие представляют собой наиболее крупную биологическую мембрану организма, внешняя поверхность которой постоянно контактирует с кислородом, а также с такими активаторами ПОЛ как озон, двуокись азота [3,4,]. Легкие - орган с чрезвычайно высоким уровнем метаболизма липидов, функция которых может определять как режим адаптации ткани, так и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов [5,6].
По мнению многих авторов, в основе политропного действия промышленной пыли на организм лежит проникновение мелкодисперсных частиц в общий кровоток через стенки легочных вен, вокруг которых они откладываются в большом количестве и постепенно продвигаются до эндотелия сосудов. Кроме того, наблюдаются случаи гематогенного метастазирования пылевых частиц во внутренние органы из распавшихся пневмокониотических очажков [7,8,9,10].
Интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) в клетках, в том числе клетках бронхолегочной системы, определеляется деятельностью систем, генерирующих свободные радикалы, с одной стороны, а также ферментной и неферментной составлющими систем антиокислительной защиты - с другой. Их совокупность расматривается как один из важнейших регуляторных механизмов как в норме, так и при патологии. Адекватность защиты обеспечивается согласованностью действия всех звенъев этой сложной системы [11,12].
Существенную помощь в уточнении неблагоприятного воздействия городской пыли на организм на уровне реально действующей нагрузки может оказать изучение окислительного метаболизма как универсального механизма повреждающего эффекта. Процессы окислительного метаболизма в физиологических условиях активно участвуют в функционировании клеточных мембран и адаптационно-приспособительных возможностях организма к различным экстремальным воздействиям. Вместе с тем, ведущее значение в патогенезе воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на организм имеет образование свободных радикалов с их способностью вызывать окислительную модификацию биомолекул, степень выраженности которой зависит от интенсивности генерации оксида азота (N0), активных форм кислорода (АФК) и состояния антиоксидантной защиты[13].
С целью апробации прогностически значимых критериев раннего выявления метаболических изменений было проведено изучение ряда показателей окислительного метаболизма в гомогенатах легких экспериментальных животных, подвергнутых воздействию полиметаллической пыли г.Балхаш.
1.Материалы и методы
Экспериментальные исследования выполнены на белых беспородных крысах - самцах с массой тела в среднем 200-250г, содержавшихся в стандартных условиях вивария со свободным доступом к пище и воде. Животные были подразделены на 4 группы. В первой группе лабораторным животным однократно интратрахеально вводили полиметаллическую пыль г. Балхаш в дозе 50 мг\мл.
Во второй группе затравка производилась ингаляционно в течение 70 дней в дозе 0,05 мг/м3 (доза соответствующая ПДК для населеннных мест); в третьей группе затравка животных производилась 4 месяца (по 0,05 мг/м3). Четвертая группа - контрольная. Животные подвергались ингаляционному запылению в затравочной камере [14]. Ингаляционная затравка производилась по 4 часа в день в течение 5 дней в неделю.
Определение уровня продуктов ПОЛ (диеновые коньюгаты - ДК, кетадиеновые коньюгаты - КД, суммарные первичные продукты - СПП, суммарные вторичные продукты - СВП ) осуществлялось по методу Волчегорского И.А. и др. , активность каталазы по методу Королюк М.А. и др., уровень оксида азота по методу Голикова П.П. [15,16,17]. Оценка достоверности полученных данных осуществлялась с применением параметрического t- критерия Стьюдента [18].
2.Результаты и обсуждение
При однократном интратрахеальном введении лабораторным животным пыли в дозе 50 мг/мл обнаружена, тенденция к увеличению диеновых коньюгатов и суммарных вторичных продуктов в гомогенатах легких.
Наряду с этим, нами выявлено достоверное снижение уровня оксида азота и каталазы. Так уровень оксида азота понизился в 2 раза по сравнению с контролем, а уровень активности фермента каталазы понизился в 3,3 раза (табл.1).
Полученные результаты позволяют предположить, что при однократном воздействии пыли в дозе значительно превышающей ПДК наблюдалось лишь незначительное увеличение продуктов ПОЛ, но при этом наблюдалось достоверное снижение каталазы, характеризующей состояние антиоксидантной системы. В то же время снижение уровня оксида азота с точки зрения теории адаптации соответствует стадии напряжения адаптационных возможностей организма.
Молекула оксида азота играет важную регуляторную роль в качестве медиаторного звена и выступает как неферментативное звено защиты. Увеличение продукции оксида азота соответствует стадии мобилизации адаптивных процессов в результате воздействия пылевого фактора, а уменьшение - стадии напряжения в результате развития чрезмерной стресс-реакции. О вероятном напряжении адаптационных возможностей организма свидетельствуют также изменения в системе ПОЛ-АОЗ [13].
При ингаляционном воздействии пыли в течение 70 дней в дозе 0,05 мг/м3 нами выявлено увеличение суммарных первичных продуктов перекисного окисления липидов в 2 раза, суммарных вторичных продуктов перекисного окисления липидов в 1,3 раза по сравнению с контролем. Существенный рост СВП ИСПП липоперекисного окисления свидетельствует о том, что кроме ДК и КД происходит образование и других катоболитов, что может существенно ограничивать клеточные механизмы адаптации. Уровень каталазы увеличился в 3 раза по сравнению с контролем, а оксид азота имел тенденцию к повышению.
По литературным данным длительное поступление полиметаллической пыли в организм вызывает активацию макрофагов и процессов фагоцитоза, приводит к усиленному образованию АФК. Увеличение продуктов КД, ДК и высокая активность каталазы связаны с напряжением адаптационных возможностей на уровне целостного организма. Повышение активности каталазы свидетельствует о вероятном изменении состояния тканевых мембран легких под воздействием вредных веществ, находящихся в исследуемой пыли.
При ингаляционном воздействии пыли в течение 4 месяцев в дозе 0,05 мг/м3 имело тенденцию к увеличению количество ДК и СВП. Вместо с тем, уровень основного антиоксидантного фермента каталазы увеличился в 7 раз.
При длительном введении пыли по видимому активизировались помимо ПОЛ и адаптивные системы организма. Отмеченные изменения в ткани легких могут рассматриваться как отражение хронической интоксикации при длительном воздействии малых концентрации пыли. В механизме развития адаптированных и компенсаторных сдвигов на структурном и метаболическом уровне и перехода обратимых метаболических изменений в стойкие нарушения существенная роль принадлежит генерации оксида азота и продуктов перекисного окисления липидов. Интенсификация процессов окислительной деструкции липидов, белков, нуклеиновых кислот является причиной поражения тканей легких.
Список литературы
1.Милишникова В.В., Монаненкова А.М. и др. // Мед.труда и пром. экология.-1995.-№5.-с.30-33