Введение к работе
Актуальность проблею;. В различных отраслях народного хозяйства используется огромное количество химических веществ. Профилактика профессиональных забодевангЛ, а том числе п химической этиология, провозглашена одной из вагшейшк государственных задач здравоохранения и медицины (Н.Э. Изиеров, 1984). Это о категорической необходимостью ставят р ряд актуальних задач поиск меднко-биологяческкх средств сохранения здоровья человека, samsru аго генофонда от воздействия химических агйятов округаэдой среди.Сде-дуат признать, что круг цздико-оиологичеоких средств профилактики неблагоприятного воздействия химических агентов среда крайне ограничен п включает в себя главнш образои элементы здорового образа япзни:питание, решаї труда и отдиха, занятие физической культурой п опертой, отказ от вредных привычек, раннее выявлений а лечеиио звАояеь^іпі п иеяоторыэ другие здравоохранвяческяе мери.
Знспвркмантадьвио исследования а их обобщенна свидетельствуют о том, что хшячвскац состав пища а ей фармакодинемичеокая активность способны существенным образоц влиять на токсичность широкого круга чужеродних химических веществ: лекчрств, вредных про-мышлению: веществ, загрязнителей атмосферы л пища (А.А. Покровский, 1979; Боха , 1369; Scbanteaa, 1974; СаЫЪгеео , 1981; Bos , 1987).
С открытием биохимических процессоа, ответственных за метаболизм чугародаых взиеств, Есследованпэ ролп пища з регуляции этих процассов обрело конкретауя «отаболическуэ основу.
Использование в народной хозяйстве и воздействие на человека огромного количества химических веществ ясішгает практическую возможность исследования роли пищи в реализация токсичности наа-
1- 1Ё1/0
-2-дого соединения или даже отдельных групп химических вешеотв. Развитие ксенобаологки в различии отраслей токсикологии позволяют в настоящее время выделять п сформулировать наиболее общие закономерности токсикофармакологическлх механизмов взаимодействия чужеродных веществ с живой клеткой ъ составляющими её какро- и микро-ыолекуламя ( Jacoby, 1980). Обобщение основных положений биохимической токсикологии о механизмах токсичности ксенобиотиков и иут-рициологии о биологической роли нутряентов должяо составлять ІІЗТ0 дологическую основу целенаправленного изучения влияния ншаи на процессы метаболизиа и реализации токсичности чужеродных веществ.
Актуальность проблемы обусловлена как чисто научнши её аспектами, связанны» с исследованием; роли пшця в регуляции ферментативных и неферментативных процессов метаболизма чужеродных веществ в печени, установлением закономерностей биологического действия прамыяленных веществ, поиском профилактических свойств пищевых факторов, способных изменять токсичность ксенобиотиков в выявлением общих закономерностей модифицирующего эффекта пиаа.їад к аспектами, связанными с. разработкой принципов в практических рекомендаций по витанив в особо вредных условиях труда пра вовдей ствил вредных промышленных веществ. ''.' '
Целая доследования явилось изучение в эксперименте на 'S2E0T-ных новых закономерностей влияния отдельных пшавьа .векаств, количественных а качественных изменений: пищевого рациона в новых источников пищевых веществ на-процесса, биотраасфориащш ксеяо— биотиков в печени, экспврЕменгально-гигиелвчесЕое обоснованно общих принципов алиментарной профЕлактпкд е-организации .лечебно-профилактического питания при воздействии', 'вредных сроцгіалоЕдіа вшеств,- в основе.механизма действия--которых', легет 'феибивп-'меть-
-3-болотескоа активапдв.
Для достижения указанной цеди ревалась оладугвде задача :
-
В экспериментах на крысах исследовать информативность отдельных процессов баотравсфсриацяа чугеродных вевеств в оценка бзохвліпеских механизмов в степени гепатотоксяческого действия химических проиігаленніа гэществ, подвергатаихся а кояоокси-геяазних реакциях двум типам ыетаболетеской активации - с образованней свободаорадикадьных (дшетпхфориснад) вдя едектрофаль-ных (хлорбензол) метаболитов.
-
Исследовать в эксперимента роль отдельных пищевых веществ а модификаций петевого рациона в регуляции процессов ыик-росшадьного гядроксклнраваяня, коаъпгащш п перекясаого окисла-пая лнпидов в яятаптяоЗ печепв н при воздействия гопатотокончэ-скях вешеотв.
-
Исследовать значение пищевых факторов в формирования в функционировании системы глутатпоаа в обосновать возиогнооть оценка обеспеченности оргааизыа аизотных (а человека) серосодор-гаоЕыя амииокиолотаын по уровни глутатиона в органах я тканях.
-
Обосновать возноеность прогнозпровалил профилактического airs потенцирующего действия модификаций пищевого рациона пли отдельных пшцевых веществ а продуктов на реализации гепатотоксаче-ового действия химических агентов на основании исследования их владам на процессы бвотраясформащга чуаеродных веществ.
-
Оценить возможность исследования процессов биотрансфор-кашш чузеродяых веществ а качеотвэ одного пз крнгернев шщэеоЗ ценности ц безопасности новых источников пищевого белка (белковых нзолятов я концентратов) и шзяевых япроэ я шс пригодностп для создания опецяаляз ированншс продуктов профилактического назначеная яля использования в лечебно-профилактической пптаииц.
-4-
6. Изучить фактическое пвтанпе п состояние здоровья в связи
с характером питания рабочих, коптйктирутащх о дпметилформаыдцал
" ддорироваавшя бензолами. Исследовать коррелятивную вавясвшсть
иеаду фактяческш потраблеаиеы огдзльнк* зшцзвыг веществ, з част
ности витаминов Вр Bg, Bg, С, Д, В п бгохЕлическями признаками
обеспеченности шн организма рабочая в полях выявления изменений
Еотребнооти а ттаитах арп воздействия гепатотокснчэскзх
БЗЩвСТВ,
?. Обосновать на осцовашш экспериментальных в натурпнж эгш-дошіологйчєскиг ЕссдедованиЗ, с тазао теоретического анализа механизма действия гепатотокоическых гдов я профалакткчаского действия пшцевшс веществ пршциш лечебно-профшштического питания ври воздействии хишческкс воществ, з механизме действия которых птрает решаэдув роль метаболическая акткващш.
Новизна исследования. Роль факторов питания в рвгулящш процессов бЕотраясфориация чугеродніа зєвдетв изучена коиплвксяо в контексте оцоики соотноаеяия процессов иикрооомадьного окислення 2 шшзгавдоаяшс реакций Приоритатншк являются данные о регу--ипян и!ГК2Лоств е квпетЕпссквг свойств гдутатнодредуктазы уров-яш восстановленного глутатвона з наченя in vivo , Установлена обратися зависимость активности глугатнонредуктазы от-уровня восстановленного глутатиона в пзченя, которая прослежена при исследовании 6 источников пищевого белка, характеризующееся разлпчнкі ааинохислотяш сяороа по серосодерхаяка аминокислотам.
Экспериментально установлена зависЕЛость мегду ешшокЕслот-nm скорой белка по оушо серусодораащпх ашшокаолот и уровнен восстановленного глутагшнп з почеак к дшо «агеаатечзское выра-етида этой зозаоклоста.
Обоспозлдо ясполіз'ованло кехедов' доследования процзесов us-
таболизма чужеродных веществ для оценки пящевоЗ цвнпоота и безо-паоноота новых еоточнкяов шецэвых веществ. Впервые исследовано влияние инрокого круга новых сеточников пищевого белка на процзс-си биотрапсформацпа чужеродных веществ.
Показана адекватная пифорлативнооть исследования перекисно* Еяактивацян плтохроиа Р-450 в иинрооомах in vitro для оценка ан-таокепдаятаого потенциала иикросец и гарового компонента пята.
Получены повне данаиэ, характеризувала механизм я биохимические проявления гепатотоксичеокого действия двух вредных прсиыз-лепнше агентов ДЕметидфорииода п хлорбензола, вызывании снижение оодергаяия цптохрома Р-450 п избирательное ивгпбированна ско-роотп гидроксплирования субстратов в ишеросомах печени. Впервые показан феномен резкого увеличения концентрации восстановленного гдутатиояа в период цаксимального проявлення некротического процесса в печена. Снкзеаае уровня цатохроиа Р-450 а печеаи пршо коррелирует со отепэпьэ копропорфпринуркя у экспериментальных гавота ых.
Впервые получены прямые доказательства окислення аскорбиновой кислоты у иявотни я человека под влиянием диметилформецида, что является причиной повышения потребности в аскорбиновой кяоло-5в при воздействия ксенобиотиков, Ендуцирушця перекесное окисление дяпидов.
Предложен способ оценки потребности в вишинах Bj, Bg В Bg по анализу корреляция мевду фактическим потреблением витаминов о пищей и коэффициентам активация соответствующих эритроцитар-
ЕЫХ фэрмеПТОВ.
Дано экспериментально-гигиеническое обоснование принципов
лечебно-профилактического питания при воздействия промышленных
веществ, подвергатаяхоя метаболической активации в печенп. г- <ьч5
ррактическал значимость работы. На основании анализа данных акспериментально-гигиенических п натурных исследований офориуди-рованы общие принципы лечебно-профилактического питания при воздействии чужеродных веществ s особо вредных условиях труда. Материалы работы включены в разработку "Методических рекомендаций по организации лечебно-профилактического питания рабочих, контактирующих с дЕметнлформамидом" (1985) п "Рекомендаций по рациональному использования продуктов безотходной технологии переработки колона с применением полимеров" (1988).
Разработан и предложен новый подход к определении потребности в витаминах Bj, В2 и Bg. Материала исследования использованы при разработке новых "Нори физиологических потребностей в пищевых веществах в энергии".
Проведена оценка пищевой ценности и безопасности ряда новых источников пищевого и кормового белка, некоторых жировых и жиро-содергаяшх продуктов на основании анализа процессов биотрансфорна-ции чужеродных веществ в печени.
Данные о регуляции пула глутатиона в печени уровнем серусо-
держащих аминокислот в пищевых белках могут быть использованы для
адекватной оценки обеспеченности организма серосодергащша ааино-
кислотамн, а такае легли в основу способа оценки доступности се-
руоодерзэднх аминокислот в пищевых белках (приоритет от 5.12.1988»
& 4615729). Получены доказательства преинушоства белков с высока*
амннокислотнш скорш по оерусодержащш шинокислотаы по сравио-
ни» с обогащенаеы рациона. L-^отионинш для повышения пула иоо-
отановленного глутатиона жпечени, что;является ваташ для выбора
путей адшентаряой; профилактики гепатбтоЕІвіческого-.деЕствЕЯ про-
ишленных. веществ;,' .-.' ' '*,.-' "'/*. '
Обоснована необходимость [к 'вол^с'ообразнбо'ть^дополнительно! С-витшвдизшиш ._. лечобно-профЕлак.тичЬского патедкя^ 'показан' 'воз-
иогпыЗ механизм повіаецая потребности в аскорбиновой кислоте пра воздействия чуявродншс веществ, пндуцируювдих пареклсяоа окисление липидов.
Нолучеан дашша об отсутствии неблагоприятного эффекта ксаш-леиоа водораотворсшх витеияов в дозах, прэвкшаюднх оугочяув потребность крно в 10 раз па процессы катаболизма чужеродных веществ, что не преплтотвуэт внедрении дополнительной виташшяаащш комплексом витаминов группы В лечебно-профилактического пзтапия.
Научные принципи дачебно-профилактическага питания п пути алиментарной профилактика неблагоприятного биологического действия ксенобиотиков использовали в учебной програма проекта СССР-ШЕПДМТЗШ "Контроль опасности химически веществ для здоровья человека я округавщей среди". Материалы исследований аопользоваяц также в программ работы Всесовзноа иколц по витаминологии (1985) а в подготовке сборников "Ыэтоды исследования витаминной обеспеченности населеная" (1984, 1987 гг),
Разработан способ исследования витаминной обеспеченности населения по анализ? пробы крови, полученной из пальца.
Основные полоаеная, выностаие на закату.
-
Значение факторов питания в регуляции процессов бнотранс-фориацня а реализации токсичности чужеродных вещеотв определяется химическими и биологическими свойствами отдельных нутриентов 3 пеалшентарных компонентов, а требует специфических методических и иетододогических подходов и оценок,
-
Решащее значение в регуляции пуда глутатиона в печени играет доступность серооодерждщах аминокислот пищевого рациона. Активность глутатнонредунтазы и oS кинетические свойства в печена регулируется уровнем восстановленного глутатиона m vivo по типу обратно! связи. Преимущество в обеспечении высокого содержа-
аая глутатиояа в печени имеет потребление белков о высоким скором по серосодержащий аминокислотам, но ее обогащение рациона кристаллическим метиониноц,
-
Роль пищевых гяров в процессах, связанных о метаболизмом и реализацией токсичности чужеродных вещеотв, обусловлена соотношением в них антиоксидантов и субстратов ПОЛ - полиненасышенных жирных кислот.
-
Исследование процессов биотрансфорыации чужеродных веществ ыожет быть использовано в оценке степенЕ и биохимических механизмов гепатотоксичпооти вредных промышленных веществ, а также в оценке пищевой ценности и безопасности новых источников пищевых веществ.
-
Коррелятивная взаимосвязь между фактическим потреблением витаминов и биохимическими параметрами обеспеченности ыояет служить иетодои оценки потребности организма в витаминах.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на Всесоюзной конференцга "Цитохроы Р-450 и охрана внутренней среды человека" (Путано, 1985 г); Всесоюзной конференции "Цитохром Р-450 в модификация макромолекул" (Ялта, 1989 г.); Всесоюзном симпозиуме по медицинской энзимологии (Алма-Ата, 1983); Всесоюзной пшодэ по витаминологии (Паланга, 1985 г.); на заседании Московского отделения ЕБО (1986 г.); на секции МОИП (1984 г.); на секции "Фактическое питание и рационализация питания населения СССРТІроблам-Hofi комиссии "Научные основы гигиены питания" (Пермь, 1987; Кемерово, 1988 г.).
Публикации. Материалы диссертации изложены в 29 работах, опубликованных в' отечественных и зарубежных гурналах и грудах конференций и симпозиумов, в том числе в 1 монографии и I книге.
Структура и объём работы. Работа состоит из введения, лете-
-9-ратурного обзора, описания материалов в нетодов исследования, результатов экспериментальных и натурных исследований, заключения, выводов н о пиона литературы.
МАТЕРИАЛЫ и іштсда ИСОЩОВАНИЯ
Экспериментальные наследования проводили на крысах-самцах яв-піш Вистар. Пра моделировании различной обеспеченности витаыивоа С попользовала беспородных порсках свиное массой 250-300 г.
Начальная ыаоса тела крыо варшіровала в завиошоста от задач эксперимента. Острыз опити проводила на крысах о начальной ыаосоа тала 250-300 г, подострыэ а хронические - о начальной иассоЗ 80-120 г. При проведения бнохетичеакшс исследований в рамках оцеша биологической ценностн белка использовали крыс-отъеиыаей.
Крноы получали ad libltun изокалорийяие полусинтетическка рационы, содержащие 3-36 балда з зависимости от задач исследовав аал» Изыеиеяие квоты аира иди белка в базовда рационе достигалось путем пзокалорийного изменения количества углеводов (кукурузного крахмала). Замена казеина в базовой рационе на другие источника белка осуществлялась по принципу изоазотистости ( нх 6,25).
Ингаляционную затравку хлорбензолом или диметилформаыидси проводили s затравочных камерах объёмом 200 л с реаииом затрави 5 раз в недели по 4 часа в день. При вяутрижедудочнои введении использовала водные растворы димвтилфорцаивда (10-20) а раствори хлорбензола з оливковой масле.
Выделение микросомной и цитозольной фракция печени крыо проводили методом дифференциального центрифугирования (И.И. Карузина, А.И. Арчаков, 1977). Осадок шпсроооы ресуспеядировади п хранили в среда 0,025 М Трис-йС1, содереащай 20 глицерина (объём : вес). Активность монооксигеназпой системы печени характеризовала по оо-дераанип цлтохрома Р-450 в гомогенате, содераанию в ышсрооомаг
цитохрома Р-450 и Вс, скорости гидроксилнрования анилина, бенэ/а/-пярена, к -деметшшрования амидопирина вли эташорфина. Содержание цитохроыа Р-450 в гомогенате печени определяли noMateubara et al, (1975J і используя для расчёта коэффициент молярной экстинцин 104 г&Г1. СМ1. Для определения содержания цитохроыа Р-450 в иик-росоыах использовала метод Ошага , Sato (1964). Регистрацию дифференциальных спектров цитохрома Р-450 проводили на двухлуче-вом спектрофотометре Hitachi 557. Скорости гидроксклирования ашінопиркна, этилморфина или анилина исследовали спектрофотомет-рэтески (И.И. Карузина, А.И. Арчаков (1977). Скорость гидрокоюіЕ-рованил бенз/а/пирена определяли по й abort , Geiboia (1968),спек-трофлуоримотрическда методом. Активность УДФ-гявкуронилтрансфера-8н анализировали в ивкросоиах печени с использованием в качестве оубстрата 4-Шггрофенола, (Burchell, Weatheriel, 1961).
Скорость индуцированного ферментативного ШйЗ-вависшото и яеферыентативяого аскорбат-зависиыого ПОЛ оценивали по накоплениа МДА в динамике инкубации ыдкросоа (D.A. Владшнров, А.И. Арчаков, 1972). Для оценки окорости перекисной шактшзапдп цвтохрош Р-450 в микросоиах ід vitro использовали одновременную регистрацию накопления UM и остаточного количества цитохрот Р-450 в система индукции ферментативного ПОД в ыикроссшх.
Содержание восстановленного глутатиона (ІВД) в органах исследовали спектрофотоыегрически о реактивом Эллыана (Ssilak , LiDdeay, I968)f 1968), а общего глутатиона - фердантагішаш катодом о использованием глутатионредуктаэа из дрояжей ( Tietso , 1969). Активность глутатЕонредуктази (ГР) в цнтозола печеня исследовали опектрофотометрачемш (Carlberg , Лаппегтік , 1975), глутатн-он-Б-трансферази (ГдТ) по Habig et al. (1974). Активность общей и ве-заваскшй глутатионперокоадаЗы спектрофотоаетричаскг s
-II-
оопряжеішой о глутатионредуктаэой реакции (Wendei , 1981).
Для решения поставленных задач проводила комплекс гигиенических и клинико-биохимическкх исследований у рабочих промышленного предприятия, контактирующих о диметидформамидом. фактическое питание изучалось анкетно-опросныа методом в течение 3-4 дней о расчётом содержания макро- и микронутриентов в суточных рационах, согласно "Методическом рекомендациям* ЫЗ СССР (1984). Объектом биохимического исследования падевого статуса рабочих бшш эломеа-їм крови и мочд. В сыворотке или плазма крова последовала содер-каяие холестерина по Ильку (см. А.А. Покровский, 1969), липспро-тепдов (набор Bikeo Cheoical Со ), общего белка ( Lowry ,1955), аскорбиновой кислоты (см. А.А. Покровский, 1969), витаминов А и В ( Thompson at eJ.., 1973). В эритроцитах исследовала активность транокетолазы, глутатионредуктазн н аспартатаминотрансферази п коэффициенты активация этих ферментов соответствующими коферыен-твми о цельв оценка обеспеченности организма рабочих витамкнаиа Bj, В2 и В6 (см. "Методы оценки и контроля витаминной обеспеченности населенияі' М., 1984).
Статнстическуп обработку проводили с использованием критерия Стьцдеята. Использовали ЭЗД "Электроника ДЗ-28", "Иокра 1030"