Введение к работе
Актуальность исследования. Среди токсических элементов загрязняющих окружающую среду всё более пристальное внимание привлекают тяжёлые металлы, первостепенным из которых является свинец, по данным ВОЗ отнесённый к группе токсических металлов I класса опасности, являющийся как вредным производственным, так и неблагоприятным экологическим фактором [Измеров Н. Ф., 1998; Боев В. М. и соавт., 2004]. Свинец отличается высокой токсичностью, способностью поражать жизненно важные органы и системы организма. Из литературных данных известно, что отмечается рост частоты заболеваний сердечно-сосудистой и мочевыделительной систем у населения, проживающего в экологически неблагополучных районах [Гатагонова Т. М., 1995; Гудзовский Г. А. и соавт., 2004; Ахметзянова Э. Х. и соавт., 2006]. Актуальным на сегодняшний день является создание и разработка эффективных средств профилактики и коррекции токсического действия свинца на организм в условиях хронической интоксикации.
Внимание исследователей последние годы направлено главным образом на поиск эффективных лекарственных препаратов, приближённых по своему механизму действия к природным соединениям. Для этих целей наиболее перспективны металлокомплексы ряда жизненно важных элементов на основе азольных лигандов, играющих главную роль в разнообразных ферментативных процессах и связывании микроэлементов в живых организмах. В результате многочисленных исследований, учёными Иркутского института химии СО РАН был синтезирован высокоактивный фармакологический препарат на основе металлокомплексов солей цинка с 1-винилимидазолом – ацизол [Домнина Е.С. и соавт., 1995]. Ацизол - оригинальный отечественный препарат, не имеющий аналогов за рубежом по структуре и механизму действия, являющийся высокоэффективным антидотом против острого отравления смертельными дозами моноокиси углерода, а также эффективным антигипоксантом при кислородной недостаточности. Ацизол изменяет сродство гемоглобина к газам крови, повышая при этом переносимость высоких концентраций карбоксигемоглобина. Кроме того, содержащийся в ацизоле цинк, устраняя его дефицит в организме, нормализует метаболические процессы, оказывая положительное влияние на работу цинк-зависимых ферментных систем. Благодаря наличию антигипоксантного и антиоксидантного действия, ацизол обладает мембранопротекторным свойством [Бабаниязов Х. Х. и соавт., 2006].
Целью настоящего исследования было экспериментальное изучение влияния ацизола на патофизиологические проявления нефро- и кардиотоксического воздействия ацетата свинца при разных способах его введения (внутрижелудочного, подкожного) в организм крыс.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
-
Изучить влияния подкожного и внутрижелудочного введения ацетата свинца на водовыделительную функцию почек, баланс катионов в крови и их почечную обработку в условиях спонтанного и водного диуреза у крыс линии Вистар.
-
Изучить влияния подкожного и внутрижелудочного введения ацетата свинца на функции сердечно-сосудистой системы и её реактивность к антагонистам симпатоадреналовой и ренин-ангиотензиновой систем у крыс линии Вистар.
-
В контрольных опытах изучить влияние ацизола на водовыделительную функцию почек, баланс катионов в крови и их почечную обработку в условиях спонтанного и водного диуреза у крыс линии Вистар. Изучить влияние ацизола на функции сердечно-сосудистой системы и её реактивность к антагонистам симпатоадреналовой и ренин-ангиотензиновой систем у крыс линии Вистар.
-
Изучить влияние профилактического применения ацизола на водовыделительную функцию почек, баланс катионов в крови и их почечную обработку в условиях спонтанного и водного диуреза у крыс линии Вистар с моделью экспериментальной хронической свинцовой интоксикации.
-
Изучить влияние профилактического применения ацизола на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, её реактивность к антагонистам симпатоадреналовой и ренин-ангиотензиновой систем у крыс линии Вистар с моделью экспериментальной хронической свинцовой интоксикации.
-
Исследовать влияние ацизола на процессы перекисного окисления липидов и гистологические изменения в тканях, вызванные ацетатом свинца.
Научная новизна. Изучение профилактической эффективности ацизола в условиях хронической свинцовой интоксикации проводится впервые. Выявлено нормализующее влияние ацизола на изменения показателей системной гемодинамики при хронической интоксикации ацетатом свинца. Установлено профилактическое влияние ацизола на изменения электролито- и водовыделительной функции почек при хронической интоксикации ацетатом свинца. Впервые показано, что введение ацизола в условиях хронической свинцовой интоксикации значительно уменьшает степень протеинурии и экскрецию мочевины, способствует восстановлению осмолярности мочи. Впервые показано, что профилактическое применение ацизола при хронической свинцовой интоксикации уменьшает выраженность патогистологических изменений в тканях внутренних органов (почки, сердце). Новизна работы подтверждена получением двух патентов на изобретение: «Способ моделирования хронической токсической нефропатии» №2358327 от 06.03.2008; «Способ профилактики токсического действия свинца у экспериментальных животных при хроническом отравлении №2358328 от 06.03.2008» и двух положительных решений: «Способ моделирования хронической токсической артериальной гипертонии и кардиопатии» заявка №2008114661/14 (016207) от 14.04.2008, положительное решение №01-213-2008 от 27.03.09; «Способ профилактики хронической токсической артериальной гипертонии и кардиопатии у экспериментальных животных» заявка №2008114743/13 (016301) от 14.04.2008, положительное решение № 01.213.2009 от 3.04.09.
Научно-практическая значимость работы. Экспериментальные исследования и полученные результаты наглядно демонстрируют токсические эффекты хронической свинцовой интоксикации и относятся к области фундаментальных знаний, так как расширяют представления о действии избытка свинца в организме. Выявленные эффекты ацизола демонстрируют закономерности влияния детоксиканта с выраженной антигипоксической активностью на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, электролито-водовыделительную функцию почек и токсические эффекты избытка свинца при хронической интоксикации. Материалы исследования могут найти дальнейшее применение при разработке способов практического применения ацизола и его клинической апробации для профилактики действия избыточных концентраций свинца на организм.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы в преподавании физиологических основ детоксикации, при исследовании механизмов действия свинца на другие органы и системы организма, при разработке способов профилактики и коррекции токсических эффектов избыточного поступления в организм других металлов.
Материалы диссертации внедрены в учебный процесс и научные исследования на кафедрах нормальной физиологии, патологической физиологии и курсе профпатологии ГОУ ВПО СОГМА Росздрава.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Профилактическое введение ацизола существенно ослабляет изменения водо- и электролитовыделительной функции почек при хронической интоксикации ацетатом свинца, значительно уменьшает степень протеинурии и способствует восстановлению осмолярности мочи.
2. Профилактическое применение ацизола способствует нормализации показателей системной гемодинамики у экспериментальных животных в условиях хронической свинцовой интоксикации, снижая активность ренин-ангиотензиновой системы и адренореактивность сердечно-сосудистой системы.
3. Применение ацизола уменьшает выраженность процессов перекисного окисления липидов и патогистологических изменений внутренних органов (почки, сердце) в условиях хронической свинцовой интоксикации.
Апробация диссертационной работы. Основные положения работы доложены и обсуждались на VII конференции молодых ученых СОГМА и ИБМИ ВНЦ РАН (Владикавказ, 2008 г.); на 10-й юбилейной научной сессии, посвящённой 70-летию СОГМА (Владикавказ, 2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 4 – в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования России.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 238 страницах, иллюстрирована – 37 рисунками и 58 таблицами, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, восьми глав, содержащих результаты собственных исследований, заключения, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Библиографический указатель включает 252 источников из них 109 зарубежных автора.
Материал и методы. Работа проведена на 245 крысах-самцах линии Wistar, массой 200-300 грамм. Экспериментальные животные в период исследований находились на стандартном пищевом рационе в условиях свободного доступа к воде и пище. Световой режим – естественный. Исследования проводились в одно и то же время суток, осенью и весной.
Для изучения функции почек в условиях спонтанного диуреза животные помещались в обменные клетки, где в течение 6 часов у них собиралась моча. По истечении времени проводилось рефлекторное опорожнение мочевого пузыря путем сжатия основания хвоста. В моче исследовали концентрацию натрия, калия, кальция, креатинина, общего белка, мочевины, а также осмотическую концентрацию.
В целях изучения реакции почек на функциональную нагрузку животным через зонд в желудок вводили водную нагрузку (5% от массы тела), после чего крыс помещали в обменные клетки на 3 часа, в течение которых через каждый час собиралась моча. В моче исследовали содержание натрия, калия, кальция, креатинина и осмотическую концентрацию.
Исследования гемодинамических показателей проводилось на наркотизированных животных. Инвазивным способом производилось измерение артериального давления и частоты сердечных сокращений (ЧСС) в правой бедренной артерии. Сердечный выброс определяли методом термодилюции. Проводился расчет среднего артериального давления (САД), сердечного индекса (СИ), ударного индекса (УИ) и удельного периферического сосудистого сопротивления (УПСС).
Для анализа реактивности сердечно-сосудистой системы использованы следующие лекарственные средства:
- каптоприл в дозировке 30 мг/кг массы тела;
- доксазозин в дозировке 20 мг/кг массы тела.
Для получения токсического раствора ацетат свинца растворяли в стерильной дистиллированной воде таким образом, что на единицу раствора, равную 0,2 мл, приходится 8 мг свинца (в пересчете на металл). На каждые 100 г веса крысы вводили 0,1 мл токсического раствора, что не является чрезмерной водной нагрузкой на организм экспериментального животного. Раствор ацизола приготавливали таким образом, что на каждую единицу раствора, равную 1мл, приходится 30 мг ацизола. Раствор ацизола для каждой инъекции готовили ежедневно перед введением. Раствор ацетата свинца в дозе 40 мг/кг вводили парентерально экспериментальным животным каждый день в течение 16 дней и интрагастрально ежедневно на протяжении 16 дней. Раствор ацизола в дозе 30 мг/кг вводили парентерально экспериментальным животным ежедневно в течение 16 дней и интрагастрально каждый день на протяжении 16 дней.
По истечении времени эксперимента животные забивались под тиопенталовым наркозом для исследования плазмы и тканей. На гистологическое исследование брались почка и сердце. В плазме крови определялась концентрация креатинина, натрия, калия, общего кальция, осмотическая концентрация, активность каталазы, в эритроцитах определялась концентрация малонового диальдегида (МДА) и активность супероксиддисмутазы (СОД).
Для гистологических исследований образцы тканей (почки, сердце) фиксировали в 10 % нейтральном формалине, после чего подвергали заливке в парафин с последующим приготовлением срезов толщиной 7-8 микрон. Срезы окрашивались гематоксилином и эозином. Изучение срезов проводилось в проходящем свете при помощи микроскопа Микмед-1 под увеличением 80*200*400.
Полученные результаты обрабатывались статистически, параметрическим методом сравнения средних величин с помощью t - критерия Стьюдента. Для расчетов и построения графиков использовались программы MICROSOFT EXCEL и «Prizma 4.0».
![Нейромедиаторные механизмы и нейроморфологические проявления судорожного синдрома при интоксикации норборнаном [Электронный ресурс]](/i/i/4333/180837.png "Нейромедиаторные механизмы и нейроморфологические проявления судорожного синдрома при интоксикации норборнаном [Электронный ресурс] Сидоров Сергей Павлович")