Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Тяжелые металлы: пути и механизмы их токсического воздействия на организм. медико-биологическая роль мелатонина (обзор литературы)... 22
1.1. Пути поступления, распределения и выведения тяжелых металлов из организма 22
1.2. Общие принципы токсического влияния тяжелых металлов на организм 25
1.3. Механизмы действия и проявления токсических эффектов тяжелы металлов на почки 31
1.4. Механизмы действия и проявления токсических эффектов тяжелы металлов на сердечно-сосудистую систему 36
1.5. Механизмы действия и проявления токсических эффектов тяжелых металлов на печень 43
1.6. Медико-биологическая роль Мелатонина .48
ГЛАВА 2 Материал и методы исследования 55
2.1. Общая характеристика проведенных исследований 55
2.2. Техника подготовки и проведения исследований 61
2.3. Методы оценки функционального состояния отдельных систем организма путем биохимических исследований крови и мочи 64
ГЛАВА 3 Использование мелатонина для коррекции нарушений основных процессов мочеобразования и экскреции электролитов у крыс в условиях внутрижелудочного и подкожного введения сульфата кадмия 67
3.1. Состояние водо- электролитовыделительной функции почек в условиях спонтанного диуреза на фоне внутрижелудочной и подкожной затравки крыс сульфатом кадмия в дозах 0,1 мг/кг и 0,5 мг/кг 67
3.1.1. Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг 67
3.1.2. Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг 74
3.2. Регуляторное влияние мелатонина на основные процессы
мочеобразования и экскрецию электролитов у крыс на фоне
внутрижелудочного и подкожного введения сульфата кадмия в
дозах 0,1 мг/кг и 0,5 мг/кг 80
Влияние внутрижелудочного введения мелатонина на
3.2.1. водо-электролитовыделительную функцию почек в
условиях 6-ти часового диуреза у интактных крыс
3.2.2. Влияние внутрижелудочного введения мелатонина на водо-электролитовыделительную функцию почек в условиях 6-ти часового диуреза у крыс при интрагастральном и подкожном введении сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг 81
3.2.3. Влияние внутрижелудочного профилактического введения мелатонина на водо-электролитовыделительную функцию почек в условиях 6-ти часового диуреза у крыс при интрагастральном и подкожном введении сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг 86
ГЛАВА 4. Использование мелатонина для коррекции нарушений основных процессов мочеобразования и экскреции ионов с мочой у крыс в условиях энтерального и парентерального введения хлорида ртути 90
4.1. Состояние водо-электролитовыделительной функции почек в условиях спонтанного диуреза после внутрижелудочной и подкожной затравки крыс хлоридом ртути в дозах 0,1 мг/кг и 0,5 мг/кг 90
4.1.1. Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг 90
4.1.2. Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг 94
4.2. Регуляторное влияние мелатонина на основные процессы
мочеобразования и экскрецию ионов с мочой у крыс в условиях
энтерального и парентерального введения хлорида ртути в дозах
0,1 мг/кг и 0,5 мг/кг 98
4.2.1. Влияние внутрижелудочного профилактического введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на водо-электролитовыделительную функцию почек в условиях 6-ти часового диуреза у крыс при интрагастральном и подкожном введении хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг 98
4.2.2. Влияние внутрижелудочного введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на водо-электролитовыделительную функцию почек в условиях 6-ти часового диуреза у крыс при интрагастральном и подкожном введении хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг 102
ГЛАВА 5. Использование мелатонина для коррекции нарушений основных процессов мочеобразования и экскреции ионов с мочой у крыс в условиях энтерального и парентерального введения свинца 107
5.1. Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс в условиях спонтанного диуреза на фоне
внутрижелудочного и подкожного введения свинца в дозе 40
мг/кг 107
5.2. Регуляторное влияние внутрижелудочного введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на водо-электролитовыделительную функцию почек в условиях 6-ти часового диуреза у крыс при энтеральном и парентеральном введении свинца в дозе 40 мг/кг 113
5.3. Регуляторное влияние внутрижелудочного введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на водовыделительную функцию и чувствительность к вазопрессину почек крыс в условиях водной нагрузки при интрагастральном введении ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 119
ГЛАВА 6. Использование мелатонина для коррекции нарушений основных процессовмочеобразования и экскреции ионов с мочой у крыс в условиях энтерального ипарентерального введения хлоридакобальта 124
6.1. Состояние водо- электролитовыделительной функции почек вусловиях спонтанного диуреза после внутрижелудочной и подкожной затравки крыс хлоридом кобальта в дозах 2 мг/кг и 4 мг/кг 124
6.1.1. Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг 124
6.1.2. Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения хлорида кобальта в дозе 4 мг/кг 128
6.2. Регуляторные влияние мелатонина на основные процессы
мочеобразования и экскрецию ионов с мочой у крыс в условиях
энтерального и парентерального введения хлорида кобальта в
дозе 2 мг/кг и 4 мг/кг 132
6.2.1. Влияние внутрижелудочного введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на водо-электролитовыделительную функцию почек в условиях 6-ти часового диуреза у крыс при интрагастральном и подкожном введении хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг 132
6.2.2. Регуляторное влияние внутрижелудочного введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на водо-электролитовыделительную функцию почек в условиях 6-ти часового диуреза у крыс при интрагастральном и подкожном введении хлорида кобальта в дозе 4 мг/кг 139
ГЛАВА 7. Использование мелатонина для коррекции основных показателей системной гемодинамики у крыс в условиях длительного отравления солями тяжелых металлов 142
Влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозах 0,1 и 0,5 мг/кг 142
7.1.1. Нарушения основных показателей системной гемодинамики у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг 142
7.1.2. Нарушения основных показателей системной гемодинамики у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг 144
7.1.3. Влияние внутрижелудочного введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на основные показатели системной гемодинамики у интактных крыс 145
7.1.4. Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг 147
7.1.5. Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг 148
Влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозах 0,1 и 0,5 мг/кг 149
7.2.1. Изменения основных показателей системной гемодинамики у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг 149
7.2.2. Изменения основных показателей системной гемодинамики у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг 151
7.2.3. Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг 152
7.2.4. Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг 154
Влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и
подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 156
7.3.1. Изменения гемодинамических показателей сердечнососудистой системы у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и парентерального (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 156
7.3.2. Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 158
Влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозах 2 мг/кг и 4 мг/кг 159
7.4.1. Изменения основных показателей системной гемодинамики у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг 159
7.4.2. Изменения основных показателей системной гемодинамики у крыс, под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе мг/кг 161
7.4.3. Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг 163
7.4.4. Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 4 мг/кг 164
Использование мелатонина для коррекции биохимических показателей функционального состояния печени крыс в условиях длительного отравления солями тяжелых металлов 166
Влияние мелатонина на биохимические печеночные показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозах 0,1 и 0,5 мг/кг 166
8.1.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг на биохимические печеночные показатели крови у крыс 166
8.1.2. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг на биохимические печеночные показатели крови у крыс 167
8.1.3. Влияние внутрижелудочного (в/ж) введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на биохимические показатели крови у крыс... 170
8.1.4. Влияние мелатонина на биохимические печеночные показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе ОД мг/кг 170
8.1.5. Влияние мелатонина на биохимические показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг 171
Влияние мелатонина на биохимические печеночные показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 и 0,5 мг/кг 175
8.2.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг на биохимические печеночные показатели крови у крыс 175
8.2.2. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг на биохимические показатели крови у крыс 176
8.2.3. Влияние мелатонина на биохимические печеночные показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг 179
8.2.4. Влияние мелатонина на биохимические показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг 182
Влияние мелатонина на биохимические печеночные показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 184
8.3.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг на биохимические показатели крови у крыс 184
8.3.2. Влияние мелатонина на биохимические показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 186
Влияние мелатонина на биохимические печеночные показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг и 4 мг/кг 190
8.4.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг на биохимические показатели крови у крыс 190
8.4.2. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 4 мг/кг на биохимические показатели крови у крыс 191
8.4.3. Влияние мелатонина на биохимические показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг 192 8.4.4. Влияние мелатонина на биохимические показатели крови у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного
(п/к) введения хлорида кобальта в дозе 4 мг/кг 195
Использование мелатонина для коррекции нарушений интенсивности процессов перекисного окисления липидов и активности системы антиоксидантной защиты у крыс в условиях длительного отравления солями тяжелых металлов 199
Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного
окисления липидов и активность системы антиоксидантной
защиты у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и
подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозах 0,1 и 0,5
мг/кг 199
9.1.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к)
введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг на
интенсивность процессов перекисного окисления липидов
и активность антиоксидантной системы у крыс 199
9.1.2. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс 200
9.1.3. Влияние внутрижелудочного (в/ж) введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс 201
9.1.4. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг 202
9.1.5. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг 203
Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность системы антиоксидантной защиты у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозах 0,1 и 0,5 мг/кг. 205
9.2.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс 205
9.2.2. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс 207
9.2.3. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 мг/кг 208
9.2.4. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг 209
9.3. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность системы антиоксидантной защиты у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 211
9.3.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс 211
9.3.2. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 212
9.4. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность системы антиоксидантной защиты у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозах 2 мг/кг и 4 мг/кг 214
9.4.1. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг на
интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс 214
9.4.2. Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 4 мг/кг на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс 215
9.4.3. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг 216
9.4.4. Влияние мелатонина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения
хлорида кобальта в дозе 4 мг/кг 218
ГЛАВА 10 Использование мелатонина для коррекции структурных нарушений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях длительного отравления солями тяжелых металлов 220
10.1. Влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозах 0,1 и 0,5 мг/кг 220
10.1.1. Возникновение гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозах 0,1 и 0,5 мг/кг 220
10.1.2. Корригирующее влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения сульфата кадмия в дозе 0,1 и 0,5 мг/кг 223
10.2. Влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 и 0,5 мг/кг 227
Возникновение гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 и 0,5 мг/кг 99
10.2.2. Корригирующее влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,1 и 0,5 мг/кг 230
10.3. Влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 234
10.3.1. Возникновение гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс, под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг 234
10.3.2. Корригирующее влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40мг/кг 236
10.4. Влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 и 4 мг/кг 238
10.4.1. Возникновение гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс под влиянием внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 и 4 мг/кг 238
10.4.2. Корригирующее влияние мелатонина на развитие гистологических изменений внутренних органов (почки, сердце и печень) у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 и 4 мг/кг 241
Обсуждение полученных результатов и заключение 245
Общие выводы 262
Список литературы
- Механизмы действия и проявления токсических эффектов тяжелы металлов на почки
- Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг
- Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг
- Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг на биохимические показатели крови у крыс
Введение к работе
Актуальность темы исследования. К чрезвычайно опасным для здоровья химическим веществам относятся: свинец, ртуть, кадмий, кобальт. Их высокая токсичность определяется тем, что они обладают способностью накапливаться в организме, не подвергаться химическому разложению, вмешиваться в метаболические циклы, быстро изменять свое химическое состояние при переходе из одной среды в другую, могут приводить к дефициту эссенциальных элементов, замещая их в металлосодержащих белках.
Мощное антропогенное загрязнение привело к деформированию окружающей среды во всем мире, изменило основные процессы формирования и метаболизма экосистем, в том числе и человека, являющегося ее критическим звеном. Происходящее за последние годы интенсивное загрязнение окружающей среды в РСО-Алания, обусловлено в большей степени работой промышленных предприятий. Исследовательские работы проведенные с целью изучения состояния экосистемы РСО-Алания определили, что территория республики испытывает чрезвычайно мощную техногенную нагрузку, в значительной степени обусловленную загрязнением тяжелыми металлами. Экзогенное загрязнение почвы тяжелыми металлами, превышает фоновую концентрацию: по свинцу - до 10 раз, по кадмию - от 3 до 8 раз. Развитие металлургической промышленности города Владикавказа привело к тому, что на сегодняшний день в черте города скопилось более 3 млн. тонн отходов, из которых 25 тыс. тонн свинца. Очень важной проблемой является то, что прогрессирующее увеличение выбросов экотоксикантов в значительной степени превышает природные возможности окружающей среды к самоочищению. Из данных литературы известно, что существенную часть территорий с опасным уровнем загрязнения окружающей среды занимают преимущественно жилые кварталы. Как известно из проведённых исследовательских работ, заболеваемость населения РСО-Алания напрямую зависит от экологических факторов, а город Владикавказ занимает первое место в республике по определяемому спектру болезней (Дегтярева, Т.Д.
и соавт., 2007; Дзапаров, В.Х., 2009; Кодзаев, Ю.В. и соавт., 2005; Хоружий, Н.А., 2010).
Точкой приложения токсических эффектов тяжелых металлов в основном являются сердечно-сосудистая система, почки и печень. Увеличение частоты проявлений токсических эффектов тяжелых металлов на организм человека является причиной поиска эффективных средств профилактики патологического действия ксенобиотиков.
Специфические антидоты наряду с терапевтическим эффектом способны вызывать различные побочные эффекты: выводить из организма микроэлементы и такие жизненно важные ионы, как кальций, железо, вызывая тем самым нарушение обменных процессов, что затрудняет их длительное и профилактическое применение.
Экспериментальные исследования, проведенные в нашей лаборатории позволили установить наличие высокой профилактической эффективности цеолито-подобных глин Ирлитов в условиях хронического отравления солями металлов (Албегова, Ж.К. и соавт., 2011; Брин, В.Б.и соавт., 2006; Брин, В.Б.и соавт., 2007). Однако длительное применение ирлитов, способно приводить к изменению водного гомеостазиса, вследствие присущей выраженной сорбционной способности цеолито-подобных глин. В экспериментальных исследованиях была также показана профилактическая эффективность пектинов и пектинсодержащих препаратов при интоксикации солями тяжелых металлов (Дзапаров, В.Х., 2009). Однако, применение их приводит к развитию побочных эффектов: аллергические реакции, изменение микроэлементного состава плазмы крови (Остапенко, В.А. и соавт., 2005). Анализ литературных данных показывает, что в настоящее время не существует профилактических средств, которые в полной мере блокировали бы все токсические влияния тяжелых металлов на организм. Исходя из этого следует, что, как и прежде, имеется необходимость в поиске новых эффективных средств профилактики токсических эффектов тяжелых металлов.
В качестве профилактического средства в условиях экспериментальной длительной интоксикации тяжелыми металлами, нами был выбран синтетический аналог гормона эпифиза мелатонина - «Мелаксен» фирмы Unipharm-USA. Мелатонин оказывает выраженное адаптогенное действие, регулирует нейроэндокринные функции, снижает стрессовые реакции, оказывает иммуностимулирующее действие (Перцов, С.С, 2011). Наличие у мелатонина мощного мембранопротекторного свойства, обусловлено его выраженным антиоксидантным действием.
Цель работы: изучить механизмы возникновения нефро-, кардио- и гепатотоксических эффектов солей тяжелых металлов, и разработать универсальный патогенетически обоснованный способ профилактики их токсического воздействия на организм с использованием гормона эпифиза -мелатонина. Для достижения поставленной цели в исследовании решались следующие задачи:
-
Изучить влияние солей тяжелых металлов (кадмий, ртуть, свинец и кобальт) на морфо-функциональное состояние почек, сердечно-сосудистой системы и печени. Исследовать активность процессов перекисного окисления липидов и состояние системы антиоксидантной защиты организма животных в условиях хронического отравления солями тяжелых металлов.
-
Изучить профилактическое влияние мелатонина на морфо-функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, почек и печени в условиях хронического введения сульфата кадмия.
-
Изучить профилактическое влияние мелатонина на морфо-функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, почек и печени в условиях хронического введения хлорида ртути.
-
Изучить профилактическое влияние мелатонина на морфо-функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, почек и печени в условиях хронического введения хлорида кобальта.
-
Изучить профилактическое влияние мелатонина на морфо-функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, почек и печени в условиях хронического введения ацетата свинца.
-
Изучить профилактическое влияние мелатонина на функциональное состояние систем ПОЛ-АОЗ и гистологические изменения в тканях почек, печени и миокарда в условиях хронического введения сульфата кадмия, хлорида ртути, ацетата свинца и хлорида кобальта.
Научная новизна. Впервые созданы экспериментальные модели токсических гепато- и кардиопатии в условиях хронического отравления солями тяжелых металлов. Комплексно изучены токсические эффекты сульфата кадмия, хлорида ртути, ацетата свинца и хлорида кобальта на морфо-функциональное состояние почек, печени и сердечно-сосудистой системы у крыс.
Установлено, что соли различных тяжелых металлов обладают сходством вызываемого ими токсического повреждения отдельных органов систем, как при интрагастральном, так и при подкожном введении, причем токсический эффект дозозависим и при подкожном введении более выражен. Показано, что нефротоксическое действие тяжелых металлов характеризуется увеличением спонтанного диуреза, за счет снижения канальцевой реабсорбции воды, увеличением экскреции натрия, калия и кальция за счет снижения канальцевой реабсорбции катионов, а также протеинурией, снижением осмолярности мочи.
Кардиотоксическое действие тяжелых металлов проявляется развитием стойкой артериальной гипертензии, за счет увеличения удельного периферического сосудистого сопротивления, снижением насосной функции миокарда (снижением ударного и сердечного индекса) и снижением частоты сердечных сокращений, с формированием гипокинетического типа кровообращения.
Гепатотоксическое действие тяжелых металлов проявляется гипербилирубинемией за счет повышения концентрации непрямого билирубина, часто сопровождается повышением холестерина и щелочной фосфатазы, и всегда повышением активности аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы.
Результаты исследований позволили установить, что профилактическое применение мелатонина в условиях хронического отравления солями тяжелых металлов оказывает корригирующее влияние на нарушения электролито-водовыделительной функции почек. Доказано, что применение мелатонина способствует также профилактике гемодинамических нарушений сердечнососудистой системы в условиях хронического отравления тяжелыми металлами и способствует снижению выраженности изменений печеночных биохимических показателей крови.
Впервые показано, что нефропатия, развивающаяся при токсическом воздействии ацетата свинца, характеризуется снижением чувствительности канальцевого аппарата почек к синтетическому аналогу вазопрессина -десмопрессину и что мелатонин восстанавливает чувствительность канальцевого эпителия к этому гормону.
Впервые выявлена цитопротекторная активность мелатонина, оказывающего регуляторное воздействие на процессы перекисного окисления липидов мембран, что подтверждается значительным снижением морфологических изменений почек, сердца и печени экспериментальных животных в условиях хронического отравления солями тяжелых металлов.
Новизна работы подтверждена 7 патентами на изобретение:
-
Способ профилактики токсического действия кобальта у экспериментальных животных при хроническом отравлении. № 2431482 от 18.10.2010 г.
-
Способ моделирования хронической токсической гепатопатии. № 2440621 от 18.10.2010 г.
-
Способ профилактики хронической токсической гепатопатии. № 2468446 от 29.11.2010 г.
-
Способ профилактики хронической токсической артериальной гипертонии и кардиопатии у экспериментальных животных. № 2455985 от 24.02.2011 г.
-
Способ моделирования хронической токсической артериальной гипертонии и кардиопатии у экспериментальных животных. № 2461892 от 08.07.2011 г.
6. Способ моделирования хронической токсической артериальной гипертонии и
кардиопатии у экспериментальных животных. № 2462762 от 08.07.2011 г.
7. Способ диагностики свинцовой нефропатии у экспериментальных животных
при хроническом отравлении. № 2549952 от 10.05.2015 г.
Научно-практическая значимость работы. Полученные результаты экспериментальных исследований доказательно демонстрируют деструктивные эффекты хронического отравления солями тяжелых металлов на организм и относятся к области фундаментальных знаний, поскольку расширяют представление о механизмах воздействия солей тяжелых металлов на почки, печень и сердечно-сосудистую систему.
Предложен новый способ предотвращения токсического повреждения внутренних органов в условиях длительного отравления организма тяжелыми металлами с помощью универсального препарата мелаксен, который действует на общее звено всех токсических повреждений органов в условиях интоксикации ксенобиотиками.
Установлено, что выраженные канальцевые нарушения экскреторной функции почек, сопровождаются увеличением концентрации белка в моче и падением чувствительности канальцевого аппарата к основному регулятору процессов канальцевой реабсорбции - вазопрессину в условиях хронического отравления тяжелыми металлами. Изучена закономерность развития гемодинамических и печеночных биохимических нарушений в крови у животных, получавших хроническое введение солей тяжелых металлов. Установлено наличие прямого влияния солей тяжелых металлов в условиях хронического отравления на интенсивность процессов перекисного окисления липидов. Эти научные положения являются важными звеньями теории патогенеза патологических процессов, вызванных тяжелыми металлами.
Показано, что профилактическое применение мелатонина оказывает выраженное корригирующее влияние на основные показатели функционального состояния почек, печени и сердца при длительном отравлении солями кадмия, ртути, свинца и кобальта. Снижение интенсивности процессов ПОЛ при
использовании мелатонина подкрепляет концепцию о роли процессов перекисного окисления липидов в генезе токсических эффектов тяжелых металлов. Результаты экспериментальных исследований могут послужить основанием для профилактического клинического применения мелатонина с целью коррекции токсических эффектов солей тяжелых металлов при избыточном поступлении их в организм.
Полученные данные о профилактической эффективности мелатонина в условиях длительной интоксикации солями тяжелых металлов могут использоваться в учебном процессе при преподавании дисциплин, касающихся экопатологии и основ детоксикации, а также при исследовании токсических механизмов действия тяжелых металлов на другие системы организма.
Материалы диссертационного исследования внедрены в учебный процесс на кафедрах нормальной физиологии, патологической физиологии и в курсе профпатологии ГБОУ ВПО СОГМА Минздрава России.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Хроническое поступление в организм экспериментальных животных солей тяжелых металлов (сульфата кадмия, хлорида ртути, ацетата свинца и хлорида кобальта), приводит к формированию токсических кардио-, гепато- и нефропатий.
-
Выраженный окислительный стресс развивающийся в условиях хронического отравления солями тяжелых металлов, приводит к нарушению баланса в системе перекисное окисление липидов - антиокислительная защита организма, что является одним из ведущих механизмов формирования проявлений токсических нефро-, гепато- и кардиопатий
-
Применение мелатонина в качестве профилактического средства в условиях хронической интоксикации солями тяжелых металлов способствует снижению выраженности изменений функционального и морфологического состояния почек экспериментальных животных, вследствие уменьшения активности процессов перекисного окисления липидов.
-
Применение мелатонина в качестве профилактического средства в условиях хронической интоксикации солями тяжелых металлов способствует снижению выраженности гемодинамических нарушений у экспериментальных животных, вследствие ослабления активности процессов перекисного окисления липидов.
-
Применение мелатонина в качестве профилактического средства в условиях хронической интоксикации солями тяжелых металлов способствует снижению выраженности изменений гепатологических показателей крови у экспериментальных животных, вследствие подавления активности процессов перекисного окисления липидов.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно проведены экспериментальные исследования по изучению функционального состояния сердечно-сосудистой системы, печени и почек, интенсивности процессов перекисного окисления липидов и активности системы антиоксидантной защиты организма животных, статистическая и математическая обработка данных, проведен анализ и обобщение полученных результатов, подготовлены публикации и заявки для выдачи патентов на изобретение.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 36 научных работ, в том числе 20 - в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования России.
Основные положения работы доложены и обсуждены на: юбилейной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург, 2010); XXI съезде физиологического общества имени И.П. Павлова (Калуга, 2010 г.); I Региональной междисциплинарной конференции молодых ученых «Наука - Обществу» (Владикавказ, 2010); VII международной научной конференции «Устойчивое развитие горных территорий в условиях глобальных изменений» (Владикавказ, 2010); VI конгрессе патофизиологов Украины (Крым, 2012); V региональной научно-практической конференции «Новые технологии в рекреации здоровья населения» (Владикавказ, 2012); международной научной конференции,
посвященной 100-летию со дня рождения профессора Н.Н Прониной (Владикавказ, 2012); XXII Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Волгоград, 2013); 1-ой Международной научной конференции «Развитие регионов в XXI веке» (Владикавказ, 2013); XII научной конференции молодых ученых и специалистов СОГМА с международным участием - «Молодые ученые - медицине» (Владикавказ, 2014); IV международной научно-практической конференции «Академическая наука и достижения» (North Charlecton. 2014); научно-практической конференции с международным участием и школой молодых ученых «Фармакология, физиология и патология почек, мочевыводящих путей и водно-солевого обмена» (Харьков, 2014); IV съезде физиологов СНГ (Сочи, 2014); Международной научно-практической конференции «Белые ночи -2014» «Актуальные проблемы защиты окружающей среды и техносферной безопасности в меняющихся антропогенных условиях» (Грозный, 2014); 11-ой Юбилейной научной сессии посвященной 75-летию ГБОУ ВПО СОГМА Минздрава России (Владикавказ, 2014).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 366 страницах машинописного текста и состоит их введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 8 глав изложения собственных результатов, обсуждения и заключения, выводов и приложения в виде сводных таблиц. Работа содержит 64 таблицы, иллюстрирована 73 рисунками и одной схемой, отражающей патофизиологические механизмы выявленных изменений. В библиографическом указателе 303 источника, 108 из которых отечественные и 195 зарубежные.
Механизмы действия и проявления токсических эффектов тяжелы металлов на почки
Кадмий является высокотоксичным элементом, обладающим политропным действием и классифицируется как один из самых опасных канцерогенных веществ для человека [72; 76; 206; 289]. Многочисленные клинические и экспериментальные исследования установили прямую зависимость между поступлением кадмия в организм и развитием онкологической патологии легких, красного костного мозга, печени, предстательной железы, почек, поджелудочной железы и желудка. Канцерогенные эффекты кадмия связаны с его способностью приводить к повреждению структур ДНК путем формирования выраженного окислительного стресса и при этом ингибировать процессы репарации. Помимо канцерогенного действия, кадмий оказывает мутагенный и тератогенный эффекты на организм, что обусловлено частичным разрушением клеточного аппарата плаценты и эмбриональных тканей на ранних этапах органогенеза. [ПО; 268; 291].
В основе патофизиологического действия кадмия как политоксичного яда, лежит его способность снижать активность ферментов, путем ингибирования в их структуре карбоксильных и сульфгидрильных групп. Кроме того, имея с цинком схожую химическую направленность действия, кадмий вытесняет и занимает его место в цинк-содержащих ферментах, приводя к снижению их активности. Итогом отравляющего действия кадмия на энзимную систему является дисфункция ферментов и нарушение многочисленных обменных процессов, формирование митохондриальных повреждений и как следствие деструкция клеточных мембран [3; 28; 55; 95; 99; 102; 172; 215].
Установлена способность кадмия влиять на функциональное состояние эндокринной системы, путем непосредственного действия на гипоталамо-гипофизарную ось, изменяя при этом плазменную концентрацию адренокортикотропина, лютропина, фоллитропина и пролактина [195; 196].
Нейротоксическое действие кадмия в условиях его хронического поступления в организм считается одним из возможных этиологических факторов развития нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера [284].
Экспериментальные исследования, проведенные учеными разных стран, позволили установить наличие у кадмия выраженного диабетогенного эффекта, который проявлялся в виде повреждения р-клеток островкового аппарата поджелудочной железы с одновременным подавлением секреции инсулина [133; 218].
Проведенные исследования Вишняковым А. И., с соавт. (2011) и Pant N. (2014), установили наличие у кадмия мощного токсического действия на репродуктивную систему, что было связано с формированием изменений процессов обмена химических веществ, в частности выявлялось снижение концентрации селена в репродуктивных органах. А поскольку селен является естественным антиоксидантом, то стало очевидным, что в основе развивающейся патологии лежит образование активных форм кислорода и окислительный стресс [18; 232].
В работах Wan L., установлено цитостатическое действие кадмия, обусловленное снижением концентрации кальция в клетках в условиях отравления ксенобиотиком. Нарушение гомеостазиса кальция в свою очередь приводит к повреждению актиновых нитей цитоскелета клеток и торможению их роста [283].
Ртуть и ее соединения реализуют свои токсические эффекты на организм двумя путями: биотическим и токсикофармакологическим. Основным фактором, влияющим на выбор направленности токсического действия в условиях отравления ксенобиотиком, является доза поступившей в организм ртути. Так при поступлении хронически низких доз реализуется биотический механизм действия ртути, характеризующийся способностью металла обратимо взаимодействовать с активными группами биомолекул. Развивающиеся конформационные изменения в белковых структурах под влиянием ксенобиотика, позволяют реализовать дизрегуляторную роль Hg в различных биохимических реакциях, однако данные изменения носят обратимый характер. Противоположную направленность деструктивного действия токсиканта демонстрирует токсикофармакологический путь, приводящий к структурным разрушениям биомолокул, посредством блокирования SH-групп ферментов [5; 58; 74; 101]. Этот путь реализуется при поступлении высоких доз ксенобиотика преимущественно в условиях промышленных катастроф и носит острый характер [233].
Вне зависимости от химической формы, ртуть является мощным клеточным ядом, поскольку способна изменять третичную и четвертичную структуру белковых молекул. Поэтому ртуть потенциально способна изменить функциональное состояние любой клетки, ткани и органа [121; 281]. Помимо активации процессов клеточного апоптоза, ртуть оказывает генотоксическое действие посредством прямого взаимодействия с тубулином, являющимся основным компонентом микротрубочек цитоскелета. Кроме того, блокируя активность кинезина, ионы ртути приводят к дисфункции внутриклеточного транспорта [126].
Исследовательские работы Chen К. L. и соав. (2012), посвященные изучению механизмов токсического действия ртути на функциональное состояние поджелудочной железы, позволили установить выраженную гипергликемическую направленность патофизиологического действия ртути. Данные изменения характеризовались аутоиммунным повреждением Р-клеток панкреатических островков с их последующей гибелью и формированием сахарного диабета I типа. Апогеем токсического действия ртути являлось развитие онкопатологии поджелудочной железы [136; 244].
Нейротоксический механизм действия ртути связан с нарушением процессов транскрипции ДНК, синтеза белковых структур, деградацией эндоплазматической сети, исчезновением рибосом в головном мозге торможением нейрональных ионных каналов, нарушением пресинаптического высвобождения медиатора, изменением чувствительности постсинаптических рецепторов, повреждением компонентов цитоскелета нейронов, а также снижением активности Na-K-АТФ-азы [97; 124; 163; 297]. Токсическая энцефалопатия, развивающаяся в условиях отравления ртутью, связана со способностью поллютанта негативно влиять на различные этапы метаболизма нейромедиаторов катехоламинового ряда и приводить к формированию неврологических нарушений [32; 92; 93].
В экспериментальной работе Внукова В. В. (2012), установлено, что экспозиция низкими дозами ртути, не приводящими к формированию клинических проявлений интоксикации, оказывает мощное влияние на процессы липопероксидации, приводя к развитию стойкого окислительного стресса. Опасность данных изменений заключается, прежде всего, в том, что отсутствие детоксикационных мероприятий в отношении выраженных изменений процессов перекисного окисления липидов, способно привести к формированию необратимых патобиохимических изменений [19].
Токсическое влияние ртути на эндокринную систему приводит к нарушению инкреторной деятельности щитовидной железы, надпочечников, мужских и женских половых желез. Последовательный каскад механизмов повреждающего действия ионов ртути на железы внутренней секреции запускается в результате накопления металла в эндокринной ткани, и последующего формирования цитотоксических эффектов, переходящих в нарушения синтеза и секреции гормонов [135; 271].
Нарушения водо-электролитовыделительной функции почек у крыс на фоне внутрижелудочного и подкожного введения сульфата кадмия в дозе 0,1 мг/кг
Для проведения длительной затравки животных, готовили растворы солей тяжелых металлов в токсической концентрации.
Для получения токсического раствора кадмия в дозе 0,1 мг/кг, ксенобиотик растворяли в дистиллированной воде таким образом, что на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходилось 0,01 мг кадмия (в пересчете на металл). Для получения токсического раствора кадмия в дозе 0,5 мг/кг, ксенобиотик растворяли в дистиллированной воде таким способом, что на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходилось 0,05 мг кадмия (в пересчете на металл). На каждые 100 г веса крысы вводили 0,1 мл полученного раствора, что не являлось водной нагрузкой на организм животного. Раствор кадмия ежедневно вводили животным внутрижелудочно и подкожно в дозе 0,1 мг/кг или 0,5 мг/кг в течение 30 дней.
Для получения токсического раствора ртути в дозе 0,1 мг/кг, сулему растворяли в дистиллированной воде так, чтобы на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходилось 0,01 мг ртути (в пересчете на металл). Для получения токсического раствора ртути в дозе 0,5 мг/кг, навеску металла растворяли в дистиллированной воде таким образом, что на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходилось 0,05 мг ртути (в пересчете на металл). На каждые 100 г веса животного вводили 0,1 мл приготовленного раствора, что не являлось чрезмерной водной нагрузкой на организм крыс. Раствор ртути ежедневно вводили животным внутрижелудочно и подкожно в дозе 0,1 мг/кг и 0,5 мг/кг в течение 30 дней.
Для получения токсического раствора свинца его растворяли в дистиллированной воде так, что на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходится 4 мг свинца (в пересчете на металл). На каждые 100 г веса животного вводили 0,1 мл приготовленного раствора, что не являлось чрезмерной водной нагрузкой на организм крыс. Раствор свинца ежедневно вводили животным внутрижелудочно и подкожно в дозе 40 мг/кг в течение 16 дней.
Для получения токсического раствора кобальта в дозе 2 мг/кг, его растворяли в дистиллированной воде таким образом, что на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходилось 0,2 мг кобальта (в пересчете на металл). Для получения токсического раствора кобальта в дозе 4 мг/кг, кобальт в дистиллированной воде растворяли таким образом, что на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходилось 0,4 мг кобальта (в пересчете на металл). На каждые 100 г веса крысы вводили 0,1 мл токсического раствора, что не являлось водной нагрузкой на организм крыс. Раствор хлорида кобальта ежедневно вводили животным внутрижелудочно и подкожно в дозе 2 мг/кг и 4 мг/кг соответственно в течение 30 дней. Дозировки металлов были ранее установлены в нашей лаборатории и явились наиболее оптимальными для формирования экспериментальных моделей хронической интоксикации тяжелыми металлами [12; 16; 48; 73]
Мелатонин (препарат Мелаксен (Unipharm, USA)) вводили ежедневно внутрижелудочно в дозе 10 мг/кг в течение всего срока затравки животных. Выбор данной дозировки мелатонина был обусловлен наличием в современных публикациях данных, описывающих высокую профилактическую эффективность мелатонина в этой дозе в условиях хронического отравления ксенобиотиками [256; 257; 269].
Все исследования проводились на следующий день после окончания затравки. Показатели электролито- водовыделительной функции почек рассчитывались по общепринятым формулам [77].
Для определения функционального состояния почек в условиях спонтанного диуреза, экспериментальных животных помещали на 6 часов в обменные клетки. В моче животных определяли концентрацию креатинина, натрия, кальция, калия, белка и осмотическую концентрацию веществ.
На фоне хронической свинцовой интоксикации, в целях изучения чувствительности канальцевого аппарата почек к вазопрессину интрагастрально вводили десмопрессин в дозе 0,15 мг/ЮОгр., в условиях искусственной гипергидратации (крысам внутрижелудочно вводили 5% водную нагрузку), после чего животных на 3 часа помещали в обменные клетки, где через каждый час собиралась моча. В моче определяли концентрацию креатинина.
Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы производилось на наркотизированных животных (тиопенталовый наркоз). Инвазивным способом определяли артериальное давление и частоту сердечных сокращений, регистрируя эти данные с помощью хирургического монитора МХ-04 (Россия) и путем их последующей распечатки принтером. По общеизвестной формуле: САД = ДД + 1/3 ПД, рассчитывали среднее артериальное давление (САД), где ДД - диастолическое давление, ПД -пульсовое давление. Для определения минутного объема крови, через левую общую сонную артерию в дугу аорты вводили термистор МТ-54М (Россия). Физиологический раствор фиксированного объема с определенной температурой, вводили с помощью катетера в правое предсердие через правую яремную вену. Кривые термодилюции графически регистрировались на самописце ЭПП-5 (Россия). По математическим формулам [13] производился расчет ударного индекса, сердечного индекса и удельного периферического сосудистого сопротивления.
По окончании эксперимента животных забивали с использованием тиопенталового наркоза для исследования плазмы и гистологических изменений в тканях. В плазме крови определяли концентрации креатинина, натрия, кальция, калия, общего и прямого билирубина, холестерина, гидроперекисей, активность щелочной фосфатазы, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, в эритроцитах определяли концентрацию малонового диальдегида и активность каталазы.
Для морфологических исследований образцы тканей (печень, почки и сердце) фиксировали в 10% формалине, после чего подвергали заливке в парафин с дальнейшим приготовлением гистологических срезов, которые окрашивали гематоксилином и эозином. С помощью микроскопа Микмед-1 (ОАО «ЛОМО», Россия) проводилось гистологическое изучение срезов под увеличением 80 200 400.
Регуляторное влияние мелатонина на основные показатели системной гемодинамики у крыс в условиях внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида ртути в дозе 0,5 мг/кг
Влияние интрагастрального введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на процессы трансмембранного транспорта кальция в почках на фоне интрагастрального (в/ж) и парентерального (п/к) введения ацетата свинца в дозе 40 мг/кг у крыс в условиях спонтанного диуреза. животных, профилактически получавших мелатонин на фоне внутрижелудочного и подкожного введения свинца, была соответственно на 9% и на 22% ниже значений крыс с изолированным интрагастральным и парентеральным введением ксенобиотика, что явилось следствием увеличения канальцевой реабсорбции катиона (рис. 5.9., таб. 5.4.). Наряду с этим явлением, мелатонин способствовал росту фильтрационного заряда кальция на 6% при внутрижелудочном и на 14% при подкожном введении свинца, по сравнению с
Влияние интрагастрального введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на экскрецию белка и осмолярность мочи в условиях 6-ти часового спонтанного диуреза у крыс на фоне внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения свинца в дозе 40 мг/кг. показателями животных, изолировано получавших ксенобиотик (рис. 5.9., таб. 5.4.). Мелатонин, приводя к увеличению канальцевой реабсорбции кальция, в условиях длительной свинцовой интоксикации, способствовал повышению концентрации данного иона в плазме крови, относительно значений групп, животных получавших только свинец (таб.5.6.).
Осмотическое давление мочи в группах животных, получавших мелатонин на фоне энтерального и подкожного введения свинца, было достоверно ниже фоновых значений (рис. 5.10., таб. 5.5.). Однако стоит отметить, что по сравнению с показателями групп животных, получавших только ацетат свинца, мелатонин способствовал росту осмолярности мочи на 24% при внутрижелудочном и на 47% при подкожном введении ацетата (рис. 5.10., таб. 5.5.). Мелатонин в условиях внутрижелудочного введения ацетата свинца приводил к достоверно значимому снижению протеинурии на 24%, относительно значений животных получавших только интрагастральное введение ксенобиотика. Профилактическая эффективность мелатонина при внутрижелудочном введении свинца позволяла снизить уровень экскреции белка с мочой на 12%, относительно показателей животных изолировано получавших свинец (рис. 5.10., таб. 5.1.).
Таким образом, мы показали, что применение мелатонина в условиях длительной свинцовой интоксикации явилось эффективным способом профилактики нарушений основных процессов мочеобразования, что проявлялось в виде снижения объема спонтанного диуреза, вследствие повышения процессов канальцевой реабсорбции воды, как при энтеральном, так и при парентеральном введении ацетата свинца. Процессы почечного транспорта натрия, калия и кальция в условиях длительной свинцовой интоксикации на фоне профилактического применения мелатонина имели достоверно значимые отличия от показателей животных, получавших только ацетат свинца. Мелатонин способствовал снижению экскреции всех катионов, что, по-видимому, являлось основной причиной повышения уровня кальция и натрия в плазме крови. Применение мелатонина приводило к достоверному повышению уровня осмолярности мочи в группах животных, получавших свинец, что свидетельствует о некотором восстановлении концентрирующей способности почек. Существенно значимым явилось снижение степени протеинурии в группах животных получавших мелатонин в качестве профилактики токсического влияния свинца. Профилактическая эффективность мелатонина была более выраженной при внутрижелудочном введении свинца.
Регуляторное влияние внутрижелудочного введения мелатонина в дозе 10 мг/кг на водовыделительную функцию и чувствительность к вазопрессину почек крыс в условиях водной нагрузки при интрагастральном введении ацетата свинца в дозе 40 мг/кг.
Результаты исследований мочеобразовательной функции почек в условиях водной нагрузки на фоне интрагастрального введения ацетата свинца позволили установить наличие повышения объема диуреза (р 0,001) за первый час эксперимента, относительно значений интактного контроля. Основным фактором, приведшим к увеличению диуреза, явилось снижение уровня канальцевой реабсорбции воды (р 0,001), несмотря на одновременно происходящее падение скорости клубочковой фильтрации (рис. 5.11., таб. 5.7.). На 2 часе водного диуреза выделенный объем мочи у экспериментальных животных, получавших свинец, был ниже (р 0,001) фоновых значений, что объяснялось наличием превалирования изменений в скорости клубочковой фильтрации над процессами канальцевой реабсорбции воды (рис. 5.П., таб. 5.7.). На 3-ем часе эксперимента объем диуреза у животных, внутрижелудочно получавших ацетат свинца, превышал (р 0,001) фоновые значения, несмотря на снижение клубочковой фильтрации (р 0,001). Причиной увеличенного диуреза явилось уменьшение канальцевой реабсорбции воды (р 0,001), по сравнению с показателями интактного контроля (рис. 5.П., таб. 5.7.). Стоит указать, что суммарный трехчасовой диурез, а также процент выведения водной нагрузки у животных, внутрижелудочно получавших ацетат свинца, превышал значения интактного контроля, что было связано с увеличение диуреза на 1-ом и 3-ем часах исследования (рис. 5. П., таб. 5.7.).
Введение десмопрессина у большей части (83%) интактных крыс блокировало образование мочи за первый час, а у остальной части снизило объем водного диуреза за первый час практически в 3 раза, что было обусловлено повышением уровня канальцевой реабсорбции воды. Введение десмопрессина экспериментальным животным для определения чувствительности канальцевого аппарата почек к вазопрессину в условиях 5% водной нагрузки на фоне энтерального введения ацетата свинца позволил установить отсутствие достоверных изменений в объеме мочи по сравнению с пробами без десмопрессина (рис. 5.П., таб. 5.7.).
Исследование функционального состояния почек в условиях водной нагрузки, в группе животных профилактически получавших мелатонин на фоне внутрижелудочного введения ацетата свинца позволило установить повышение (р 0,001) объема диуреза на 1-ом часе эксперимента, вследствие снижения канальцевой реабсорбции воды (р 0,001), относительно значений интактного контроля. Однако следует указать, что объем диуреза в условиях профилактического применения мелатонина, был ниже (р 0,001) значений группы животных получавших только ацетат свинца, что было связано с наличием менее выраженной реакции снижения (р 0,001) канальцевой реабсорбции воды (рис. 5.11., таб. 5.7.). Объём диуреза в группе животных с профилактическим применением мелатонина на 2-ом часе после водного диуреза был ниже показателей, как в интактной группе (р 0,001), так и в группе животных, получавших только свинец (р 0,05), что было связано с повышением канальцевой реабсорбции воды (рис. 5.П., таб. 5.7.). Третий час эксперимента характеризовался повышением объема диуреза относительно фоновых значений и показателей крыс с изолированным введением ацетата свинца, вследствие снижения канальцевой реабсорбции. Объем суммарного трехчасового диуреза и процент выведения водной нагрузки в условиях профилактического введения мелатонина на фоне длительной свинцовой интоксикации не имел достоверных отличий относительно интактных показателей и был ниже значений крыс, получавших только внутрижелудочное введение свинца (рис. 5.П., таб. 5.7.). Введение десмопрессина блокировало образование мочи за первый час у 40% экспериментальных животных, профилактически получавших мелатонин на фоне свинцовой интоксикации, а у остальных снижало объем диуреза практически в 2 раза относительно проб без десмопрессина, что являлось следствием повышения уровня канальцевой реабсорбции (рис. 5.П., таб. 5.7.)
Влияние внутрижелудочного (в/ж) и подкожного (п/к) введения хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг на биохимические показатели крови у крыс
Мелатонин в условиях внутрижелудочного введения ацетата свинца снижал выраженность токсических эффектов ксенобиотика, а в некоторых случаях полностью нивелировал изменения вызванные поллютантом. Так, концентрации билирубина в плазме крови крыс, получавших мелатонин на фоне интрагастрального введения свинца, не имела достоверных отличий от аналогичных показателей интактной группы животных и была ниже (р 0,05) значений в группе с изолированным введением свинца (рис. 8.5., таб. 8.5.). Данная реакция была следствием снижения фракции непрямого билирубина. Мелатонин в условиях внутрижелудочного введения свинца, снижал выраженность деструктивного влияния ксенобиотика на внутренние органы, итогом чего явилось снижение (р 0,05) активности щелочной фосфатазы, относительно значений группы животных, получавших только ацетат свинца (рис. 8.5., таб. 8.5.). Содержание холестерина в крови крыс в профилактических целях получавших мелатонин не имело достоверных отличий от показателей контроля и была ниже (р 0,05) значений группы животных, получавших только внутрижелудочное введение ксенобиотика (рис. 8.5., таб. 8.5.). Рост активности аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы в плазме крови экспериментальных животных, профилактически получавших мелатонин, был достоверно значим (р 0,05), в сравнении с показателями интактного контроля, но что важно отметить, степень активности аминотрансфераз была ниже (р 0,05) аналогичных значений группы животных, получавших только внутрижелудочное введение ксенобиотика (рис. 8.5., таб. 8.5.). Значение коэффициента де Ритиса в группе животных с профилактическим введением мелатонина было ниже 1, но все же становилось выше того же показателя с изолированным ведением ксенобиотика (таб. 8.5.).
В условиях подкожного введения ацетата свинца, мелатонин также был профилактически эффективен, что подтверждалось снижением выраженности изменений биохимических показателей крови животных. Несмотря на рост уровня прямой фракции билирубина, его общий уровень был ниже (р 0,05) значений группы животных, получавших только подкожное введение ксенобиотика, что было связано с уменьшением концентрации непрямого билирубина (рис. 8.5., таб. 8.5.). Снижение (р 0,05) активности щелочной фосфатазы, сочеталось с одновременным уменьшением (р 0,05) концентрации холестерина в плазме крови крыс с профилактическим введением мелатонина, относительно значений с изолированным подкожным введением ксенобиотика (рис. 8.5., таб. 8.5.). Уровень аминотрансфераз у животных, получавших профилактическое применение мелатонина в условиях парентерального введения свинца, был выше (р 0,001) значений интактного контроля, однако в исследуемой группе активность аланинаминотрансферазы снижалась на 25% и аспартатаминотрансферазы на 19%, по сравнению с показателями группы животных, получавших подкожно только ацетат свинца (рис. 8.5., таб. 8.5.). Отмечавшийся прирост коэффициента де Ритиса в группе животных, получавших мелатонин в условиях парентерального введения
Таким образом, мы показали, что свинец в условиях длительного отравления приводит к формированию выраженных биохимических изменений в плазме крови экспериментальных животных, как при внутрижелудочном, так и при подкожном ведении ксенобиотика, однако его токсические эффекты становятся более выраженными при подкожном введении ксенобиотика. Совокупная реакция увеличения прямого и непрямого билирубина, приводит к повышению содержания общего билирубина в крови животных в условиях длительной свинцовой интоксикации. Свинец при его внутрижелудочном и подкожном введении является основной причиной увеличения активности щелочной фосфатазы и роста концентрации холестерола в плазме крови экспериментальных животных. Оказывая прямое токсическое влияние на печень и миокард, свинец приводит к значительному росту активности данных ферментов в плазме крови. Мелатонин в условиях длительной свинцовой интоксикации способствует коррекции токсических влияний ацетата свинца, приводя к снижению концентрации общего билирубина, за счет уменьшения его непрямой фракции. Профилактическое применение мелатонина способствует снижению активности щелочной фосфатазы и снижению содержания холестерина в плазме крови экспериментальных животных в условиях длительной свинцовой интоксикации. Снижение активности ферментов подгруппы трансаминаз в плазме крови крыс внутрижелудочно получавших мелатонин в условиях длительного свинцового отравления, свидетельствует о снижении выраженности токсических эффектов ксенобиотика на миокард и печень. Наибольшую профилактическую эффективность мелатонин демонстрирует в условиях внутрижелудочного введения свинца, практически полностью нивелирую токсические эффекты ксенобиотика.
Определение основных биохимических печеночных показателей в крови животных, получавших внутрижелудочное введение кобальта, позволило установить происходящее увеличение (р 0,001) концентрации общего билирубина в плазме крови, по сравнению с показателями интактного контроля, что было связано с значительным приростом уровня непрямой фракций билирубина (рис. 8.6., таб. 8.6.). Снижение (р 0,05) активности щелочной фосфатазы в условиях интрагастрального введения хлорида кобальта сочеталось с одновременной тенденцией роста уровня холестерина в плазме крови животных, по сравнению с фоновыми показателями (рис. 8.6., таб. 8.6). Увеличение (р 0,001) активности аланинаминотрансферазы в плазме крови животных, внутрижелудочно получавших хлорид кобальта сочеталось с одновременным ростом (р 0,001) показателя аспартатаминотрансферазы, относительно значений интактного контроля (рис. 8.6., таб. 8.6). Данные нарушения активности ферментов подгруппы трансаминаз, приводили к изменению коэффициента де Ритиса, величина которого была ниже 1(таб. 8.6).
Подкожное введение хлорида кобальта приводило к увеличению на 37% активности щелочной фосфатазы в плазме крови, а концентрация холестерина превышала фоновые значения на 38% (рис. 8.6., таб. 8.6). Наряду с данными изменениями отмечался рост (р 0,001) содержания общего билирубина в плазме крови крыс, относительно значений интактного контроля, вследствие увеличения концентрации несвязанной формы билирубина (рис. 8.6., таб. 8.6). Кобальт в условиях длительного отравления способствовал повышению (р 0,05) концентрации холестерина в плазме крови крыс, по сравнению с показателями интактного контроля. Повышение активности аланинаминотрансферазы при подкожном введении хлорида кобальта, более чем в 2 раза, по сравнению с фоновыми показателями, свидетельствует о тяжести гепатотоксического влияния кобальта (рис. 8.6., таб. 8.6). Синхронно с описанным выше изменением активности аланинаминотрансферазы, определялось повышение плазматического значения аспартатаминотрансферазы на 89%, относительно значений фоновой группы животных (рис. 8.6., таб. 8.6). При парентеральном пути введения кобальта более существенное изменение активности аланинаминотрансферазы приводило к снижению коэффициента де Ритиса, который становился меньше 1 (таб. 8.6).