Введение к работе
Актуальность исследования. Изучение особенностей влияния на человека ионов тяжелых цветных металлов, поступающих из объектов производственной и окружающей среды, на сегодняшний день в нашем регионе является актуальной проблемой. Город Владикавказ располагает богатой инфраструктурой промышленного производства тяжелых цветных металлов, а также многочисленными видами автотранспорта и др. источниками, загрязняющими экосистему. К таким загрязнителям относится и никель, входящий в VIII группу периодической системы Д.И. Менделеева вместе с железом и кобальтом. Никель является эубиотиком, участвует в метаболических процессах, влияет на активность ряда ферментов: ацил-КоА-синтетазу, карбоксилазу, фосфоглюкомутазу и др. В процессе эмбриогенеза никель концентрируется в органах с интенсивным обменом веществ. Вместе с тем, избыточное поступление никеля в организм вызывает патологические состояния органов дыхания, сердечнососудистой, аутоиммунной систем и почек. По данным ВОЗ (2005) и международной классификации канцерогенных веществ никель является одним из опасных загрязнителей окружающей среды. (Шудин В.В., 2008; Aberer W, 1992); обладает канцерогенными, мутагенными и аллергическими свойствами. (Сидоренко Г.И., Ицкова А.И., 1980, Борисенкова Р.В., 2001; Шудин В.В., 2008; Aitio А, 1990; Costa М, 1991; Aberer W, 1992). Соли никеля из атмосферы оказывают воздействие на человека в виде аэрозолей, образующихся при их окислении на воздухе, оседают на волосяном и кожном покровах и всасываются в кровь. Благодаря липофильности легко проникают через клеточные мембраны, обладают стойкостью и способностью к накоплению в клетках органов, взаимодействуют с SH-группами биологических мембран и субклеточных органелл. Поражают практически все органы, особенно почки - основной экскреторный орган. Оказывают прямое воздействие на эндотелиальные и мезангиальные клетки, тубулярный эндотелий, базолатеральные мембраны гломерул и канальцев. На молекулярном уровне никель способен инициировать процессы СРО, повышая уровень активных метаболитов кислорода (АМК), угнетая антиокис-
4 лительную защиту (АОЗ) клеток (Ушакова В.Н., 1993; Васильева О.В., 1998; Павловская Н.А., 2002; Казимирко В.К. и др., 2004). Легко подвергаются пере-кисному окислению липидов (ПОЛ) клетки мозга, печени и почек (Ушакова В.Н., 1993, Меньшикова Е.Б. и др., 2006). Процессы пероксидации сопровождаются деформацией мембранного липопротеинового комплекса, повышением проницаемости для протонов и воды, ингибированием мембраносвязанных ферментов, в частности Na,K-AT Однако, в доступной литературе отсутствуют комплексные исследования, посвященные изучению функциональной способности почек, микроциркуля-торных нарушений в нефроне и периферических сосудах, свободно радикального окисления (СРО) и антиоксидантной защите (АОЗ) клетки в динамике на фоне хронической интоксикации солями никеля в эксперименте. Цель работы: изучение водо- и электролито-выделительной функции почек, гемодинамики, активности перекисного окисления липидов и ферментов антиоксидантной защиты клеток на фоне интоксикации солями никеля в эксперименте. Для достижения цели исследования решали следующие задачи: Воспроизвести модель нефропатии при введении различных дозировок хлорида никеля в течение 2 недель и месяца. Изучить изменения показателей водо- и электролито-выделительной функции почек на фоне спонтанного и водного диуреза, вызванные интоксикацией хлоридом никеля в динамике. 3,. Исследовать активность Na.K-АТФ-азы коркового и мозгового вещества почечной ткани на фоне экспозиции солями никеля в хроническом эксперименте. Исследовать состояние микроциркуляции в нефроне и периферических сосудах методом допплерографии на фоне экспозиции хлоридом никеля. Изучить показатели интенсивности перекисного окисления липидов по концентрации малонового диальдегида (МДА) в мембранах эритроцитов и клетках коркового и мозгового вещества почечной ткани и активность антиок- 5 сидантиой системы (АОС) клетки по данным каталазы и супероксиддисму-тазы (СОД). Научная новизна данной работы заключается в выяснении новых звеньев патогенеза никелевой нефропатии, установлении роли перекисного окисления липидов, как фактора, изменяющего физико-химические свойства липидного матрикса клеток, в частности, эритроцитов и клеток почечной ткани. Впервые показано, что в генезе нарушения канальцевого транспорта натрия при хронической никелевой интоксикации, важную роль играет снижение активности Ыа+,К+-АТФ-азы почечных канальцев вследствие изменения липидного микроокружения фермента. Выявлена впервые взаимосвязь между накоплением малонового диальдегида и активностью Ыа+,К+-АТФ-азы в клетках почечной ткани. Показано, что в ответ на развитие оксидативного стресса изменяется активность супероксиддисмутазы и каталазы в сыворотке крови. Научно-практическая значимость. Результаты настоящего исследования имеют научно-практическое значение, так как по состоянию перекисного окисления липидов в мембранах эритроцитов - аналогах тканевых клеток и в почечной ткани можно косвенно судить о состоянии этого процесса в структурах нефрона, что может быть использовано с целью ранней диагностики никелевой нефропатии у лиц, подвергающихся хроническому воздействию. Новизна работы подтверждена получением патента на изобретение: «Способ моделирования хронической токсической нефропатии» получено положительное решение №2009117254/14(023652) от 26.02.2010. На заявку: «Способ диагностики никелевой нефропатии у экспериментальных животных при хроническом отравлении» - приоритетная справка: № 2009117230/13(023616) от 05.05.2009. Основные положения, выносимые на защиту. 1. На фоне хронической никелевой интоксикации угнетается спонтанный диурез, повышается экскреция Na и К, вследствие снижения скорости клубочко-вой фильтрации (СКФ) и реабсорбции Na в почечных канальцах, тогда как канальцевая реабсорбция воды обнаруживает лишь тенденцию к снижению. При формировании хронической никелевой интоксикации нарушается способность почек экскретировать водную нагрузку, что проявляется снижением процента ее выведения за 3 часа и падением суммарного трехчасового диуреза па фоне 5 % подмой нагрузки. Снижение уровня канальцевой реабсорбции Na обусловлено падением активности Ыа,К-АТФ-азы почечной ткани - основного компонента Na - насоса, активность которой зависит от липидного микроокружения. На фоне хронической никелевой интоксикации повышается интенсивность ПОЛ в гомогенатах коркового и мозгового слоев почечной ткани, изменяющая состояние липидного матрикса мембран клеток. В ответ на оксидативный стресс снижается активность супероксидцисмутазы и компенсаторно повышается активность каталазы. При хронической интоксикации хлоридом никеля формируются токсические ангиопатии, приводящие к нарушению гемодинамики в сосудах микроцир-куляторного звена и, соответственно, снижению перфузии - жидкостного обмена, тогда как гемодинамика в артериальных сосудах (БА, ППА, ЛПА) характеризуется компенсаторным повышением средней скорости кровотока. На фоне интоксикации хлоридом никеля увеличивается концентрация никеля в плазме крови, моче, почечной ткани. Между вводимой дозой хлоридом никеля и содержанием никеля в плазме крови, моче и почечных тканях существует прямая корреляционная связь. Апробация диссертации. Материалы диссертации докладывались на: IV региональной конференции «Новые технологии в рекреации здоровья населения», посвященная 10-летнему юбилею ИБМИ (октябрь 2007г.); научных конференциях молодых ученых СОГМА (Владикавказ, 2007, 2008, 2009гг); региональной междисциплинарной конференции молодых ученных посвященной 10-летнему юбилею ВНЦ (Владикавказ, 2010). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ. 7 Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 173 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 215 источников литературы, из них 156 отечественных и 59 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 83 рисунками и 21 таблицей. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования. Исследования проводились на 416 крысах самцах линии Wistar одной возрастной группы (10-14 мес), массой 170-200 грамм интактных и с интоксикацией хлоридом никеля. Во время экспериментов крысы находились на стандартном пищевом рационе со свободным доступом к воде, световой режим - естественный. В качестве объектов исследования использовали плазму крови, эритроциты, гомогенаты коркового и мозгового вещества почечной ткани, мочу. Эксперименты проводили в хронических опытах, в одно и то же время суток, сезоны года, всего провели 3953 исследований. Гемодинамику исследовали в магистральных сосудах - брюшной аорте (БА), нижней полой вене (НПВ), почечных артериях (ПА) и микроциркулятор-ном звене допплерографически с помощью ультразвукового портативного доп-плсрографа ММ-Д-Ф фирмы «МИНИМАКС» СП(б) у наркотизированных животных; использовали 6 основных точек локации. Для изучения водо-выделительной функции почек, исследовали 6 часовой спонтанный диурез и определяли в моче содержание креатинина, натрия, калия и никеля. По истечении времени эксперимента животных забивали под внутрибрюшинным тиопен-таловым наркозом в дозе 20 мг/100г массы тела. Кровь забирали из левого желудочка, в плазме крови определяли концентрацию креатинина, натрия, калия, никеля, активность супероксиддисмутазы и каталазы. Расчетным путем, используя формулы Наточина Ю.В. (1974), вычисляли скорость клубочковой фильтрации, экскрецию воды и электролитов, их фильтрационные заряды и ка- 8 пальцевую рсабсороциіо. Интенсивность перскисного окисления липидов в мембранах эритроцитов и в гомогенатах коркового и мозгового веществ почечной ткани исследовали по данным изменения концентрации малонового диаль-дегида колориметрическим методом с тиобарбитуровой кислотой по методу Asacawa Т., (1980). Состояние антиоксидантной системы оценивали по активности супероксиддисмутазы в сыворотке крови методом аутоокисления адреналина и каталазы в сыворотке крови методом М.А. Королюка и соав., (1988). Активность Ка,К,АТФ-азы определяли по методу Scow JC, (1957). Удельную активность фермента рассчитывали на мг белка в час (мкмоль/Рн/мг белка/час). Белок в пробах определяли по методу Lowry ОН., (1951). Статистическую обработку результатов производили методом вариационной статистики, принимая во внимание коэффициент вариации динамических рядов, и оценивали корреляцию с использованием компьютерной программы статанализа Microsoft Excel.Похожие диссертации на Патогенетические механизмы развития микроциркуляторных нарушений в нефроне и периферических сосудах на фоне интоксикации солями никеля
