Механизмы адаптации кислородтранспортных и детоксицирующих систем к хроническому действию токсических веществ различных классов Милякова, Марина Николаевна

Введение к работе

Актуальность проблемы

В условиях углубляющегося экологического кризиса, когда проблема "Человек и среда" выдвигается в число самых первоочередных, одним из самых фундаментальных остается вопрос адаптации человека к экстремальным факторам среды обитания (Казначеев В.П.,1980).

До сих пор достаточно информативных критериев выявления состояния адаптации при длительном действии токсических веществ известно мало (Баевский Р.М.,1979, Ильин B.C.,1981, Любченко Г.Н., 1997). Приспособление организма к длительному воздействию вредных веществ часто обозначают как "привыкание", имея в виду понижение чувствительности организма к химическим агентам. Однако привыкание может включать в себя широкий спектр адаптационных и компенсаторно-приспособительных реакций организма, различающихся по наличию и степени выраженности патогенетического компонента в приспособительных процессах, а также тяжести их отдаленных последствий. (Ковалев И.Е. 1990 Крылов С.С, 1984). Основным путем адаптации и причиной ' возникновения временной толерантности при хроническом действии токсических соединений считается их бпотрансформация ферментами микросомалыюго и немикросомальиого окисления в печени (Meyer Urs А 1996 Pelkonen О 1997) Однако известно что биотрансформация токсических соединений "может приводит в их метаболической активации а сопутствующие ей процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), являются причиной повреждения мембранных структур клетки (Coulrie Michael W Н 1996 Mаппаіопі Р Е 1995 Veidebaum Т S) Пооьу пусковым механизм развеотывания алапташюш.ых процессов считается дефицит макроэргов клетк^ пяГавтороГГедла ает изучать биш Лукья.ювалТ^

Гой Гтен^вности не всегда, обнаруж вшотся Евы измене 2 toерi^T^

В настоящее время многие авторы приходят к заключению, что в основе долгосрочной адаптации организма лежит пластичность и динамичность белков, допускающая ^нюжествeнность локальных обратимых превращений белковой молекулы (Дудченко А.И,1996, Меерсон Ф.З, 1988). Количественные и качественные перестройки в соотношении различных типов макромолекул при длительном воздействии химического фактора умеренной и слабой интеисивностн могут проходить на фоне нормализации практически всех функциональных показателей (Acharya S 1995) Однако экспериментальных работ, посвященных изучению механизмов адаптации на субклеточном уровне с участием' гетерогенных белковых систем повреждаемых либо пpинимaющиx участие в промежуточном метаболизме чужеродных химических соедннений в доступной нам литературе нет.

Цсль исследования.

1. Изученне механизмов адаптации и деадаптации при хроническом воздействии токсических веществ различных классов на разных уровнях воздействия и выявление качественных и количественных изменений гетерогенных белков или ферментов, принимающих участие в метаболизме исследуемых веществ либо непосредственно повреждаемых ими, а также определение "энергетической цены" адаптации и деадаптации на различных уровнях воздействия токсических веществ.

Задачи псследопания.

1. Дать сравнительную характеристику изоферментным спектрам алкогольдегидрогеназы и альдегнддегидрогеназы крыс, подвергавшихся хроническому 2-х месячному воздействию органического эфира, определяя момент наступления толерантности с помощью однократной нагрузки высокой дозой исследуемого вещества.

2. Выявить изменения фракционного состава гемоглобина при длительном воздействии анилина и гпдропероксида трет-бутила в комплексе с нзучением биохнмических показателей с учетом специфики действия каждого вещества. Проверить, сохраняется ли зависимость доза - эффект на уровне обычных биохимических показателен и на уровне изменений состава гетерогенных белков при длительных сроках воздействия.

3. Проследить взаимосвязь между выраженностью деадаптпвных перестроек на уровне фракционного состава гемоглобина и появлением патологических биохимических изменений в отдаленные сроки после прекращения воздействия вещества.

4. Определить "энергетическую цену" процессов адаптации и деадаптации на разных уровнях воздействия веществ по энергопроцессам в миокарде как наиболее чувствительном к энергодефициту органе.

5. На основании полученных результатов доказать целесообразность изучения гетерогенных белков и (или) ферментов, участвующих в метаболизме либо избирательно повреждаемых исследуемым веществом, для обнаружения состояния долгосрочной адаптации при длительном действии токсических веществ при отсутствии признаков токсического действия.

На защпту пыпосптся следующие положения:

1. Хроническое воздействие днэтилового эфира малещювой кислоты в двух исследованных концентрациях вызывает адаптивные изменения изофсрмснтных спектров участвующих в его метаболизме ферментных

систем - алкоголь- и альдегиддегидрогеназной, качественно различные на разных уровнях воздействия.

2. Длительное действие веществ метгемоглобинобразователей - анилина и гидропероксида трет-бутила - вызывает адаптивные изменения фракционного состава гемоглобина. При отмене воздействия развитие деадаптивных изменений идет с инверсией экспресии различных типов тетрамеров.

3. Зависимость "доза-эффект" при длительном действии токсических веществ в низких концентрациях носит качественно индивидуальный характер для каждого уровня воздействия.

4. Потомство животных, подвергавшихся хроническому воздействию гидропероксида трет-бутила во время беременности, рождается с предадаптнвными изменениями красной крови.

5. Повышение интенснвности энергообмена сопровождает развитие как прямой адаптации к хроническому воздействию вещества, так и обратной адаптации при отмене его воздействия.

Научная новизна работы

1. Впервые исследованы изоферментные спектры алкогольдегидрогеназы (АДГ) и альдегнддегидрогеназы (АлДГ) в печени крыс, подвергавшихся хроническому 2-х месячному воздействию ДЭМК на двух уровнях воздействия.

2. Показано, что нормализация общей (тотальной) активности изучаемых ферментов в печени животных экспериментальных групп скрывает под собой изменения изоферментного состава, качественно различные на каждом из исследованных уровней воздействия.

3. Установлено, что наблюдающаяся при двухмесячном воздействии ДЭМК толерантность указанных ферментов к ингибирующему действию однократной высокодозовой нагрузки обусловлена появлением индуцируемых фракций АДГ и АлДГ с кинетическими параметрами, отличными от конститутивных.

4. В хроническом эксперименте с анилином впервые показано, что наблюдающееся при хроническом действии этого вещества отсутствие метгемоглобинемин в определенной мере обуславливается адаптивными изменениями гетерогенной системы гемоглобина.

5. Исследован фракционный состав гемоглобина у животных, подвергавшихся хроническому воздействию вещества-метгемоглобинобразователя в неонаталыюм периоде.

6. Впервые показано, что интесификаиия энергетического обмена миокарда при хроническом воздействии веществ сопровождает развитие не только адаптивных, но и деадаптивных изменений.

4 Научно - практическая значимость работы:

7. Обоснована целесообразность определения изменении фракционного состава гетерогенных белков и ферментов как показателя задсйствованнности механизмов долгосрочной адаптации, идущих с формированием "системного структурного следа".

8. Обоснована необходимость изучения содержания метаболитов и изоферментных спектров участвующих в метаболизме конкретного химического вещества ферментных систем в отдаленные сроки после прекращ1ния воздействия вещества.

9. Предложено определение показателей энергетического обмена для разграничения физиологической адаптации и деадаптации от таковых, протекающих с превышением физиологических резервов мощности энергообеспечивающих систем.

Впсдрение результатов п практику:

Представленные материалы были использованы для обоснования ПДК ДЭМК в воздухе рабочей зоны (ГОСТ № 451) и ПДК ГПТБ в воде водоемов (02930001087,1991г.).

Апробация работы:

Основные положения диссертации доложены на областной научно-технической конференции "Молодежь и научно-технический прогресс" (1984), на научно-практической конференции молодых ученых Куйбышевского НИИ гигиены (1991), на совместном заседании научно-методического совета Самарского НИИ гигиены. Самарского Государственного медицинского университета и кафедры биохимии Самарского Государственного университета (2000).

Диссертация изложена на 148-ми страницах машинописного текста, включает введение, обзор литературы, описание материала и методов исследования, 3 подглавы собственных наблюдений, заключение, выводы, практические рекомендации, список литературы, приложение. Работа иллюстрирована 18-ю таблицами и 24-мя рисунками. Список литературы содержит 201 источш1к, из которых 95 отечественных и 106 иностранных авторов.