Введение к работе
Актуальность исследования. Современная патология человека тесно связана с проблемой загрязнения окружающей среды. Среди большого числа химических веществ, загрязняющих экологию и представляющих опасность для здоровья населения, особое место занимают ионы тяжелых металлов. Тяжелые металлы – это элементы, имеющие массу более 5 г/см 3. Основными источниками загрязнения являются предприятия цветной металлургии, функционирующие во многих городах (87% всех промышленных выбросов (Ливанов Г.А, 1999, Ревич Б.А, 1990.)), в том числе и во Владикавказе.
Владикавказ относится к ряду городов, средняя концентрация тяжелых металлов в воздухе которых, превышает ПДК (для человека массой 60 кг ПДК кадмия - 51-70мкг/сут или 1 мкг/кг/сут). Основной путь поступления кадмия в организм – ингаляционный, через желудочно-кишечный тракт с пищей и водой, но возможно и адсорбция ионов тяжелых металлов на коже, волосяном покрове и затем всасывание в кровь. Уже через определенное время кадмий обнаруживается в плазме крови и распределяется в различных органах, в том числе печени, где обезвреживаются ксенобиотики и в почках – основном экскреторном органе.
Аналогично с другими ионами тяжелых металлов кадмий оказывает мембранотоксическое, ферментотоксическое и генотоксическое действие. Более того, имеются данные, что нарушения функции почек могут служить индикатором вредных воздействий аномальных концентраций тяжелых металлов на организм. Эти нарушения функционального состояния почек могут быть обусловлены непосредственным влиянием кадмия на ферментные системы эпителия почечных канальцев, обеспечивающих активную реабсорбцию и секрецию. Основным из патогенетических процессов, индуцирующих нефротоксическое действие ионов тяжелых металлов, является перекисное окисление липидов (ПОЛ). В структурах канальцевого аппарата почек ПОЛ может вызывать дезинтеграцию липопротеиновых комплексов клеточных мембран и приводить к нарушению их проницаемости и изменению активности мембраносвязанных белков-ферментов, в частности Nа+,К+-АТФ-азы (Дзугкоева Ф.С., 2008, 2009, 2010, 2011; Вельтищев Ю.Е, 1994, Длин В.В., Османов И.М., Юрьева.Э.А, 1996). Это сопровождается метаболическими нарушениями: в результате угнетения ферментов дыхательной цепи (ЦТЭ) и цикла трикарбоновых кислот (ЦТК).
Однако, в доступной литературе отсутствуют комплексные исследования, посвященные изучению функциональной способности почек, микроциркуляторных нарушений в нефроне и периферических сосудах, свободно-радикального окисления и антиокислительной защиты клетки в динамике на фоне хронической кадмиевой интоксикации в эксперименте.
Цель работы: изучить роль процессов перекисного окисления липидов и антиокислительной защиты клеток в патогенезе токсической нефропатии и гемодинамических изменений на фоне хронической кадмиевой интоксикации в эксперименте.
Для достижения цели исследования решали следующие задачи:
-
Воспроизвести кадмиевую интоксикацию парентеральным введением сульфата кадмия в различных дозах и продолжительности.
-
Изучить состояние основных процессов мочеобразования у крыс на фоне кадмиевой интоксикации.
-
Исследовать электролито-выделительную функцию почек и активность Nа+,К+-АТФ-азы коркового и мозгового вещества почечной ткани на фоне экспозиции сульфатом кадмия.
-
Изучить показатели интенсивности перекисного окисления липидов по вторичному продукту – малоновому диальдегиду (МДА) в мембранах эритроцитов, клетках коркового и мозгового вещества почечной ткани.
-
Исследовать состояние активности антиоксидантной системы (АОС) клетки по данным активности каталазы и супероксиддисмутазы (СОД).
-
Изучить характер гемодинамических изменений, вызванных интоксикацией CdSO4.
Научная новизна работы заключается в новом комплексном подходе к экспериментальному исследованию функциональной способности почек и гемодинамических изменений, вызванных солями кадмия, с исследованием ПОЛ, активности АОС и мембраносвязанного фермента - Nа+,К+-АТФ-азы. Впервые показано, что в генезе нарушения канальцевого транспорта натрия при хронической кадмиевой интоксикации, важную роль играет снижение активности Na+,К+-АТФ-азы почечных канальцев, вследствие изменения липидного микроокружения. Выявлена взаимосвязь между интенсивностью ПОЛ и активностью Na+,К+-АТФ-азы в клетках почечной ткани. Показано, что на фоне кадмиевой интоксикации изменяется активность ферментов АОЗ клеток. Установлен характер гемодинамических изменений, сопровождающихся нарушением перфузии (жидкостного обмена). Новизна исследований подтверждается полученными приоритетными справками на изобретение из Федерального института промышленной собственности: «Способ моделирования кадмиевой ангиопатии у экспериментальных животных при хроническом отравлении» №2011101273(001577) от 12.01.2011 и «Способ диагностики кадмиевой ангиопатии у экспериментальных животных при хроническом отравлении» № 2011100943(001196) от 12.01.2011 соответственно.
Научно-практическая значимость. Результаты настоящего исследования имеют научно-практическое значение, так как по активности перекисного окисления липидов в мембранах эритроцитов, можно косвенно судить о состоянии этого процесса в почечной ткани, что может быть использовано с целью ранней диагностики кадмиевой нефропатии у лиц, подвергающихся хроническому воздействию кадмия. Полученные фундаментальные данные могут послужить основанием для разработки методов профилактики кадмиевой интоксикации.
Личное участие автора в получении результатов исследования. Автором лично проведено моделирование токсической кадмиевой ангио- и нефропатии, изучение функциональной способности почек, характера изменения макро- микрогемодинамики, активности ПОЛ и АОС. Автором освоены и выполнены все методы исследования, включая корреляционный анализ и статистическую обработку. Обобщение экспериментальных данных и их анализ проведены автором лично.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
На фоне хронической кадмиевой интоксикации увеличивается спонтанный диурез, вследствии снижения канальцевой реабсорбции воды, тогда как скорость клубочковой фильтрации обнаруживает тенденцию к снижению.
-
Хроническая интоксикация сульфатом кадмия вызывает повышение экскреции Na и К с мочой, при этом выявляется снижение уровня канальцевой реабсорбции натрия, тогда как фильтрационный заряд натрия и калия снижается.
-
Кадмиевая нафропатия характеризуется нарушением способности почек экскретировать водную нагрузку, что проявляется снижением % ее выведения за 3 часа и падением суммарного трех часового диуреза на фоне 5% водной нагрузки. Снижение уровня канальцевой реабсорбции натрия обусловлено падением активности Nа+,К+-АТФ-азы почечной ткани – основного компонента Nа-насоса, функционирующего в толстом восходящем колене петли Генле.
-
Хроническая кадмиевая интоксикация сопровождается окислительным стрессом, сопровождающийся повышением концентрации МДА в эритроцитах и гомогенатах коркового и мозгового вещества почечной ткани и угнетением активности АОС – СОД, хотя активность каталазы компенсаторно повышается.
-
Продукты ПОЛ на фоне хронической интоксикации сульфатом кадмия оказывает повреждающее действие на эндотелий сосудов, что сопровождается нарушением макро- и микрогемодинамики и формированием токсических ангиопатий.
Апробация диссертации. Материалы диссертации докладывались на: научных конференциях молодых ученых СОГМА (Владикавказ 2008, 2009гг); региональной междисциплинарной конференции молодых ученных посвященной 10-летнему юбилею ВНЦ (Владикавказ, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах, включая библиографию и приложение. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, четырех глав собственных данных, заключения, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Библиографический указатель включает 207 источников литературы, из них 116 отечественных и 91 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 22 рисунками и 17 таблицами.
