Введение к работе
Актуальность исследования: В связи с широким использованием ионизирующих излучений и радиоактивных изотопов в народном хозяйстве, медицинской науке и практике здравоохранения, исследование механизмов их воздействия на организм является актуальной задачей современной биохимии и медицины. Особую значимость подобные исследования приобрели после трагической аварии на Чернобыльской АЭС [A.M. Кузин, 1995; Л.А. Ильин, 1998; В.И. Глазко, 2006; В.А. Барабой, 2007].
Все более очевидна патогенетическая связь облучения организма с канцерогенезом, старением и некоторыми генетическими нарушениями [К.П. Хансон и др., 2005; Ю.Е. Дуброва, 2009; S.E. Kerr, 2006].
Как известно, в бывшем СССР в широких масштабах проводились подземные ядерные взрывы в промышленных целях, в том числе и для интенсификации добычи нефти и газа. Газовый конденсат, выбрасываемый в атмосферу при нефте- и газодобыче, представляет собой жидкую смесь высококипящих углеводородов и растворенных газов метан-бутановой фракции [С.А. Воробьев и др., 2001; В.Т. Цегельский и др., 2003].
Значительное увеличение разведочных и строительных работ нефтегазового комплекса в районе Каспийского шельфа, естественно, влечет к возрастанию выбросов загрязнителей в окружающую среду. Нефть и нефтепродукты, в том числе и газовый конденсат, обладают канцерогенными свойствами, нарушают функции органов и тканей человека, снижают общий иммунитет, в целом оказывают неблагоприятное влияние на окружающую среду и на здоровье человека [В.М. Ракитский, 2006; Ф.Н. Гильямирова и др., 2007; Э.Р. Нагиев и др., 2008]. Актуальность данной проблемы существенно возрастает в ближайшие годы, так как по оценке разных специалистов на Каспии ожидается нефтегазовый бум [С.Н. Гаранина и др., 2006; СИ Кияшко и др., 2007; Р.Г. Мелконян, 2008; М.Н. Саксонов и др., 2009].
Следует отметить, что до настоящего времени не исследованы механизмы сочетанного воздействия радиации и газового конденсата на организм. В то же время биохимические изменения, возникающие при совместном воздействии радиации с другими факторами нелучевой природы, могут привести к выраженному биологическому эффекту, изменить его характер и течение [A.M. Кузин, 1996; М.А. Пальцев и др., 2002; Ю.Б. Кудряшов, 2009; C.I. Mothersill et al., 2007; V.I. Glasko et al., 2009].
Основу жизнедеятельности клетки составляет энергетический обмен, а адениловые нуклеотиды являются ядром энергетического заряда клетки. Адениловые и уридиловые
нуклеотиды участвуют в синтезе нуклеиновых кислот, белков, гликогена, выполняют роль коферментов, оказывая регуляторное влияние на различные физиологические процессы организма [СВ. Белов, 2003; J. Lin et al., 2006; Н. Malhier, 2008]. Обмен нуклеотидов интенсивно протекает в печени, отличающейся также высоким их содержанием. Печень играет интегрирующую роль во всем нуклеотидном и нуклеиновом обмене организма [Я. Кольман и др., 2006; D.W. Bianchi, 2009].
Важнейшей задачей практической медицины является купирование нарушений и направленная регуляция метаболизма при экстремальных состояниях. В последние годы существенно усилились исследования перфторуглеродов как в экспериментальном, так и в клиническом аспекте. Перфторан является перспективным отечественным препаратом для клиники, поэтому стоит задача его всестороннего исследования, в том числе и биохимического [Ф.Ф. Белоярцев, 1993; A.M. Голубев, 1998; Г.Р. Иваницкий, 2006]. Механизм защитного действия перфторана связан не только с газотранспортными и реологическими свойствами, но и с непосредственным взаимодействием перфторана с мембранами клеток, стабилизируя структуру последних [Г.Р. Иваницкий и др., 1994; А.О. Волжин, 1998; И.Н. Кузнецова, 2005; Л.Е. Богданова и др., 2008].
Следует отметить, что в доступной литературе мы не нашли работ, посвященных исследованию содержания нуклеотидов при радиационно-токсическом поражении организма и коррекции перфтораном. В этой связи работа представляется актуальной и имеющей важное научное и практическое значение. Работа выполнена по плану НИР ГОУ ВПО ДГМА МЗ СР РФ. Номер государственной регистрации темы 0120.1000001.
Цель работы: Изучить содержание нуклеотидов аденина и урацила в печени крыс при сочетанном воздействии у-излучения и газоконденсата и коррекции перфтораном.
Задачи исследования:
Выявить особенности изменений содержания нуклеотидов аденина и урацила в печени крыс, подвергшихся воздействию у-излучения и газового конденсата.
Изучить при модельных условиях эксперимента активность ключевых ферментов (5 -нуклеотидазы, УМФ-азы, прямой и обратной аденилаткиназы) метаболизма нуклеотидов.
Исследовать влияние перфторана на биохимические показатели печени и сыворотки крови крыс, подвергшихся сочетанному воздействию у-излучения и газового конденсата.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование содержания и активности ключевых ферментов метаболизма нуклеотидов аденина и урацила в печени крыс, подвергшихся сочетанному воздействию радиации и газового конденсата.
Впервые получены данные об активности аденилаткиназы (прямой и обратной реакции), 5'-нуклеотидазы и УМФ-азы в печени и сыворотке крови крыс, подвергшихся сочетанному воздействию у-излучения и газоконденсата. Обнаружены специфические особенности функционирования ферментных систем обмена нуклеотидов в митохондриях и постмитохондриальном супернатанте из клеток печени подопытных животных.
Впервые охарактеризовано влияние перфторана на метаболизм нуклеотидов и их содержание в печени облученных и отравленных крыс. Получены доказательства, свидетельствующие о целесообразности использования перфторана в качестве эффективного препарата для коррекции метаболизма адениловых и уридиловых нуклеотидов при сочетанном лучевом и токсическом поражении организма.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные дают новую информацию, расширяя наши представления о механизмах повреждающего действия проникающей радиации и газового конденсата на метаболизм нуклеотидов аденина и урацила, их содержание и в целом на организм. Обнаруженные ранние изменения активности ферментов в сыворотке крови облученных и отравленных животных можно использовать в качестве индикаторов лучевого и токсического поражения и применить их определение в целях практической медицины.
На основании анализа результатов экспериментальных исследований, теоретически обосновано использование перфторана в качестве средства, благоприятно влияющего на обмен нуклеотидов печени и на общее состояние животных при сочетанном воздействии у-излучения и газового конденсата. Эти данные могут служить теоретической предпосылкой для прикладных исследований по направленной фармакологической коррекции метаболизма при радиационно-токсических поражениях.
Результаты диссертации используются в учебном процессе Дагестанской государственной медицинской академии при чтении лекций и проведении практических занятий по клинической биохимии, фармацевтической и токсикологической химии, а также в научном и учебном процессах Дагестанского государственного университета. Результаты работы вошли в «Лабораторный Практикум» по медицинской биохимии (Махачкала, 2009).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Установлено, что в развитии патогенетических механизмов лучевого и токсического поражения существенную роль играют нарушения содержания и основных путей метаболизма адениловых и уридиловых нуклеотидов печени, что коррелируют с летальностью пораженных животных и изменениями гематологических показателей.
Установлен факт резкого снижения содержания АДФ, УДФ и особенно АТФ и УТФ, а также адекватного повышения количества АМФ и УМФ в печени пораженных животных, особенно в период разгара острой лучевой болезни и при сочетанном воздействии радиации и газового конденсата. Изменения содержания нуклеотидов в большинстве случаев коррелируют с изменениями активности исследуемых ферментов их метаболизма.
На основании полученных результатов теоретически обоснована роль перфторана в нормализации нарушений метаболизма нуклеотидов аденина и урацила, их содержания в печени экспериментальных животных, что позволяет рекомендовать его включение в комплекс средств направленной регуляции при экстремальных состояниях.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях молодых ученых Дагестанской медицинской академии; международной научной конференции «Фармакология и фармакотерапия: достижения и перспективы» (Махачкала, 2006); межвузовской научной конференции «Фундаментальные проблемы морфологии» (Махачкала, 2007); международной научной конференции «Научные и методологические проблемы современного биологического ресурсоведения» (Махачкала, 2008); III международном молодежном медицинском Конгрессе (Санкт-Петербург, 2009); межрегиональной научной конференции «Здоровье молодежи и сохранение трудового потенциала России» (Пермь, 2009); международной Пироговской научной конференции (Москва, 2009, 2010); юбилейной научной конференции, посвященной 50-летию Дагестанского научного медицинского общества терапевтов (Махачкала, 2010); Всероссийской научной конференции «Закономерности распространения, воспроизведения и адаптации животных» (Махачкала, 2010); Всероссийском симпозиуме, посвященном экологии Каспийского моря (Махачкала, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 5 в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и указателя литературы, включающего 281 источник, из них 158 работ отечественных и 123 зарубежных авторов. Работа содержит 26 таблиц и иллюстрирована 15 рисунками.
