НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ШЕПЕЛЬОВА ІРИНА АНАТОЛІЇВНА

УДК 577.1:615.9:546.48:599.323.4

Вплив кадмію на показники азотного і вуглеводного обміну в організмі
щурів різного віку

03.00.04 – біохімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ ( 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету
Міністрів України

Науковий керівник ( кандидат біологічних наук, доцент

Мельникова Неля Миколаївна,

Національний аграрний університет,

професор кафедри біохімії тварин, якості і

безпеки сільськогосподарської продукції

імені акад. М.Ф. Гулого

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, академік УААН

Герасименко Віктор Григорович,

Білоцерківський державний аграрний університет,

завідувач кафедри екології і біотехнології

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник

Хижняк Світлана Володимирівна,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка,

провідний науковий співробітник

лабораторії фізико-хімічної біології

біологічного факультету

Захист відбудеться “29” лютого 2008 року о 1000 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 26.004.08 у Національному аграрному
університеті за адресою: 03041, м. Київ – 41, вул. Героїв Оборони, 15,
навчальний корпус № 3, ауд. 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного
університету за адресою: 03041, м. Київ – 41, вул. Героїв Оборони, 13,
навчальний корпус № 4, кімн. 28

Автореферат розісланий “26” січня 2008 р.

Вчений секретар

cпеціалізованої вченої ради І.В. Калінін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вільним амінокислотам належить важлива біологічна
роль у регуляторних і адаптаційних процесах організму, а зміни в їх
вмісті відображають глибину деструктивних і катаболітичних процесів, які
відбуваються в організмі за патологічних станів (Мак-Мюррей У., 1980;
Передерий В.Г. и др., 1993; Бенсон Дж. и др., 1994; Ганиев Х.Г., 1996).

Утворення вільних радикалів, яке відбувається, зокрема, за умов
надходження до організму важких металів і кадмію, прискорює процес
пероксидного окиснення, що супроводжується пошкодженням макромолекул та
надмолекулярних компонентів клітини, виснаженням системи
антиоксидантного захисту організму, змінами азотного, вуглеводного
обміну й інтенсивності біоенергетичних процесів (Меньшикова Н.Б. и др.,
1994; Мельничук Д.О. та ін., 2004). Ініціація окисної модифікації білків
є однією з ланок токсичного пошкодження клітин унаслідок порушення
функціонування цитоплазматичних ферментів і мембранних іонних насосів із
наступним запуском різноманітних механізмів руйнування клітин (
HYPERLINK
«http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&term=%22Dean%20
RT%22%5BAuthor%5D» \t «_blank» Dean R.T . et al., 1997).

Отруєння тварин важкими металами призводить до порушення процесу
гліколізу, функціонування циклу трикарбонових кислот – важливих шляхів
біологічного окиснення і генерації енергії, а також до змін
амінокислотного складу організму, внаслідок чого порушується перебіг
метаболічних процесів, що призводить до виникнення низки патологічних
змін в організмі ( HYPERLINK
«http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&term=%22Clarkso
n%20TW%22%5bAuthor%5d» \t «_blank» Clarkson T.W ., 1987). Одним із
механізмів токсичного впливу кадмію є його здатність зв’язуватися з
HS-групами білків, що призводить до інгібування активності ферментів та
утворення комплексних сполук з органічними й неорганічними лігандами
(Коротков С.А., 1996).

Іони кадмію є одним із факторів, які зумовлюють розвиток окисного
стресу, внаслідок чого відбувається модифікація амінокислот (Levine R.L.
et al., 1990; Мещишен І.Ф. та ін., 1999; Дубиніна О.Ю., 2001).
Модифікація амінокислотних залишків призводить до змін структурної
організації білкової молекули. Це супроводжується фрагментацією їх з
утворенням низькомолекулярних компонентів або агрегацією білкових
молекул, які підлягають дії активних форм кисню (
HYPERLINK
«http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&term=%22Davies%
20KJ%22%5BAuthor%5D» \t «_blank» Davies K.J . et al., 1987; Starke-Reed
P.E. et al., 1989; Levine R.L. et al., 1990). Крім того, виникають зміни
кислотно-лужного стану організму, змінюються біохімічні показники крові.
Порушення кислотно-лужного стану пов’язані з накопиченням кислих
продуктів обміну, внаслідок чого виникає метаболічний ацидоз
(Мельничук Д.А., 1989; Засєкін Д.А. та ін., 2003; Мельникова Н.М. та
ін., 2004; Кравців Р.Й., Буцяк В.І., 2005).

Дослідження останніх років дозволили з’ясувати молекулярні механізми
участі спеціалізованих тіолових металотіонеїнів і глутатіону в процесах
детоксикації кадмію. Разом з цим важливу роль у детоксикації кадмію
можуть відігравати вільні амінокислоти крові та різних органів
(Кулинский В.И., 1990).

Вікові відмінності реакцій організму на вплив важких металів за багатьма
біохімічними показниками мають важливе значення в оцінці його чутливості
до утворення токсичних продуктів метаболізму. При цьому чутливість
організму до дії важких металів є більш вираженою у тварин в молодому
віці (Трахтенберг І.М., 2005). Гомеостатичний механізм цих змін
базується на тому, що молоді тварини мають високий рівень обмінного
нітрогену, що обумовлюється інтенсифікацією метаболізму (Agrawal H.C. et
al., 1968). З віком змінюється значною мірою не тільки концентрація
вільних амінокислот, але і їх співвідношення (Ларский Э.Г., 1990).

Нині недостатньо з’ясовані адаптаційні метаболічні зміни, що виникають у
відповідь на дію важких металів, та можливість їх корекції. У сучасній
науковій літературі відсутні дані щодо проведення системних досліджень
вмісту вільних амінокислот у крові та органах тварин різного віку,
отруєних кадмію сульфатом. Питання впливу кадмієвої інтоксикації на стан
метаболічного пулу вільних амінокислот в організмі, показники азотного
обміну, а також вміст метаболітів гліколізу і циклу трикарбонових кислот
у віковому аспекті вивчені недостатньо. Не з’ясовано вплив кадмію на
вміст вільних амінокислот, які беруть участь у процесах азотного та
вуглеводного обміну.

Тому дослідження показників азотного і вуглеводного обміну в крові та
органах тварин при введенні кадмію сульфату у віковому аспекті є
важливою ланкою у встановленні природи факторів, які викликають зміни
інтенсивності реакцій метаболізму, а визначення цих показників в
організмі отруєних тварин дає можливість впливати на регуляцію токсичної
дії важких металів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна
робота є частиною науково-дослідних робіт кафедри біохімії тварин,
якості і безпеки сільськогосподарської продукції імені акад. М.Ф. Гулого
Навчально-наукового інституту ветеринарної медицини та якості і безпеки
продукції тваринництва Національного аграрного університету: “Вплив
кислотно-лужного стану на характер біологічної міграції важких металів в
організмі тварин” (№ держреєстрації 0101U001700)
(2001 – 2005 рр.); “Вивчити біохімічну характеристику тканин організму
тварин, токсикованих важкими металами, та розробити способи їх
елімінації” (№ держреєстрації 0106U003874) (2006 – 2010 рр.).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи було дослідити
вплив кадмію сульфату на показники азотного і вуглеводного обміну в
організмі щурів 3-, 6- і 18-місячного віку.

Відповідно до поставленої мети визначено такі основні завдання
досліджень:

встановити якісний склад вільних амінокислот у крові, печінці, нирках,
легенях, серці та селезінці щурів 3-, 6- і 18-місячного віку, а також за
умов уведення кадмію сульфату;

дослідити кількісний склад вільних амінокислот у крові, печінці, нирках,
легенях, серці та селезінці щурів 3-, 6- і 18-місячного віку і при
введенні кадмію сульфату;

дослідити концентрації показників азотного обміну – аміаку, креатиніну,
сечовини та загального білка в крові щурів 3-, 6- і 18-місячного віку і
за умов уведення кадмію сульфату;

визначити вміст метаболітів гліколізу – пірувату, лактату в печінці та
крові щурів 3-, 6- і 18-місячного віку і за умов уведення кадмію
сульфату;

визначити вміст метаболітів циклу трикарбонових кислот – малату,
оксалоацетату та б-кетоглутарату в печінці та крові щурів 3-, 6- і
18-місячного віку і за умов уведення кадмію сульфату;

виявити взаємозв’язок між змінами показників азотного і вуглеводного
обміну в крові щурів 3-, 6- і 18-місячного віку та при введенні кадмію
сульфату.

Об’єкт дослідження ( вплив кадмію сульфату на вміст вільних амінокислот
у крові та органах, на концентрацію показників азотного обміну в крові,
а також на вміст метаболітів гліколізу і циклу трикарбонових кислот у
печінці та крові щурів 3-, 6- і 18-місячного віку.

Предмет дослідження – показники азотного обміну – амінокислоти, аміак,
сечовина, креатинін, загальний білок; показники вуглеводного обміну –
лактат, піруват, малат, оксалоацетат, б-кетоглутарат; кров, печінка,
нирки, легені, селезінка, серце щурів 3-, 6- та 18-місячного віку при
введенні кадмію сульфату.

Методи дослідження – біохімічні, спектрофотометричні, спектральні,
хроматографічні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено дослідження
амінокислотного спектра крові та внутрішніх органів щурів різного віку
за умов уведення кадмію сульфату. Встановлено вікові особливості якісних
і кількісних характеристик вільних амінокислот у крові та внутрішніх
органах інтактних щурів 3-, 6- і 18-місячного віку, а також показано, що
в крові та внутрішніх органах щурів 3-місячного віку
метаболічний пул вільних амінокислот є найвищим. Виявлено, що введення
кадмію сульфату призводить до зміни метаболічного пулу вільних
амінокислот у крові та внутрішніх органах щурів різного віку, а зміни
вмісту вільних амінокислот мають виражену вікову залежність, яка
найбільшою мірою проявляється у щурів 3-місячного віку. Встановлено, що
у крові щурів різного віку за умов уведення кадмію сульфату відбуваються
зміни в концентрації показників, які характеризують стан азотного
обміну: підвищується концентрація сечовини, аміаку та креатиніну,
знижується концентрація загального білка. Вперше досліджено віковий
аспект змін вмісту метаболітів гліколізу (пірувату і лактату) та циклу
трикарбонових кислот (малату, оксалоацетату і б-кетоглутарату) у крові
та печінці інтактних щурів і за умов уведення кадмію сульфату. Наукова
новизна одержаних результатів дисертаційної роботи підтверджена патентом
на винахід.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведених
досліджень щодо визначення амінокислотного складу та показників азотного
і вуглеводного обміну розширюють сучасні уявлення про механізми впливу
кадмію на організм тварин залежно від віку. З метою контролю за станом
обміну речовин в організмі і профілактики патологій при отруєнні важкими
металами необхідно систематично контролювати вміст амінокислот і
метаболітів азотного та вуглеводного обміну в крові та внутрішніх
органах таких тварин. Дослідження якісного та кількісного
амінокислотного пулу, а також вмісту метаболітів азотного і вуглеводного
обміну в організмі тварин різного віку при введенні кадмію сульфату
необхідно проводити для корекції та нормалізації метаболізму в їхньому
організмі. Одержані результати досліджень можуть бути використані в
навчальному процесі в закладах біологічного, медичного та ветеринарного
профілю, а також у науковій та практичній роботі для наукового
обґрунтування корекції азотного і вуглеводного обміну отруєних важкими
металами тварин, які перебувають на забруднених територіях.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційне дослідження є самостійно
виконаною роботою. Автором проаналізовано дані літературних першоджерел
згідно з темою досліджень, проведено експериментальні дослідження,
статистичну обробку одержаних результатів, виконано та оформлено
дисертаційну роботу. Планування і формулювання завдань роботи, розробку
схеми досліджень, аналіз та інтерпретацію одержаних результатів,
основних положень і висновків здійснено за участю наукового керівника.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на
Міжнародній науково-практичній конференції “Біологічні основи здоров’я
та продуктивності тварин” (10 – 11 червня 2004 р., м. Львів);
Міжнародній науково-практичній конференції “Ветеринарна медицина – 2005:
сучасний стан та актуальні проблеми забезпечення ветеринарного
благополуччя тваринництва” (30 травня – 4 червня 2005 р., АР
Крим, м. Ялта); ІІІ Міжнародному конгресі спеціалістів ветеринарної
медицини (4 – 7 жовтня 2005 р., м. Київ); Міжнародній науково-практичній
конференції “Сучасні проблеми біохімії, фізіології та функціональної
морфології продуктивних тварин” (24 – 25 листопада 2005 р., м.
Дніпропетровськ); ІІ, ІІІ Міжнародній конференції студентів і аспірантів
“Молодь і поступ біології” (21 ( 24 березня 2006 р., 23 – 27 квітня
2007 р., м. Львів); конференції професорсько-викладацького складу,
наукових співробітників і аспірантів Навчально-наукового інституту
ветеринарної медицини та якості і безпеки продукції тваринництва
(5 ( 6 квітня 2006 р., 16 ( 17 березня 2007 р., м. Київ);
Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених та
спеціалістів “Молоді вчені у вирішенні проблем аграрної науки і
практики” (15 – 16 червня 2006 р., м. Львів); Міжнародній
науково-виробничій конференції “Актуальні питання ветеринарної патології
та морфології тварин”, присвяченій 100-річчю з дня народження професора
Авророва А.А. (22 ( 23 червня 2006 р., м. Воронеж); IX Українському
біохімічному з’їзді (23 – 27 жовтня 2006 р., м. Харків); V державній
науково-практичній конференції “Аграрна наука ( виробництву” (23 ( 25
листопада 2006 р., м. Біла Церква); ІІ Міжнародній конференції молодих
учених “Біологія: від молекули до біосфери” (19 – 21 листопада 2007 р.,
м. Харків).

Публікації. Основні експериментальні матеріали за темою дисертації
опубліковано в 16 наукових роботах, з них 4 статті у фахових наукових
виданнях, що входять до переліку ВАК України, 2 статті – у збірниках
наукових праць, 8 тез – у матеріалах і збірниках наукових конференцій,
з’їзду та конгресу, 1 методичні рекомендації та 1 патент на корисну
модель.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу,
огляду наукової літератури, матеріалів і методів досліджень, результатів
експериментальних досліджень, узагальнення результатів досліджень,
висновків, списку використаних джерел, що включає 308 найменувань, з
яких 135 латиницею, 8 додатків. Робота викладена на 186 сторінках
комп’ютерного тексту, ілюстрована 28 таблицями та 2 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи досліджень. Дослідження проводились на самцях щурів
лінії Вістар, які утримувались на стандартному раціоні. Досліди
проведено на щурах трьох вікових груп: 3-місячного віку (період
статевого дозрівання; молоді), 6-місячного віку
(період статевої зрілості; дорослі) і 18-місячного віку (період
старості; старі) (Трахтенберг И.М. и др., 1994).

Отруєння кадмію сульфатом (у подальшому кадмій) проводилося шляхом
щоденного внутрішньочеревного введення кадмію сульфату в 0,89 % розчині
натрію хлориду, з розрахунку 0,134 мг/100 г маси тіла тварини, що
становить 1/50 LD50 (Филова В.А. и др., 1988; Трахтенберг И.М. и др.,
1994). Інтактним тваринам внутрішньочеревно вводився відповідний об’єм
0,89 % розчину натрію хлориду. Дослід тривав 14 діб. Тварин декапітували
під ефірним наркозом на 15 добу від початку досліду.

Дослідні тварини були поділені на 2 групи: І – інтактні щури; ІІ – щури,
яким уводили кадмію сульфат (у подальшому щури, отруєні кадмію
сульфатом). Проведено 3 серії дослідів. Першу серію проведено на щурах
3-місячного віку; другу – на щурах 6-місячного віку; третю – на щурах
18-місячного віку.

Матеріалом для дослідження слугували кров і внутрішні органи: печінка,
нирки, селезінка, легені, серце. Визначали якісні і кількісні
характеристики вільних амінокислот у крові та внутрішніх органах, а
також концентрацію показників азотного обміну та вміст метаболітів циклу
трикарбонових кислот і гліколізу – в крові та печінці щурів усіх
досліджуваних груп. Для дослідження якісних і кількісних характеристик
вільних амінокислот брали зразки крові, печінки, нирок, селезінки,
легенів, серця; концентрації показників азотного обміну – аміаку,
креатиніну, сечовини і загального білка – у крові; вмісту метаболітів
гліколізу – лактату, пірувату, циклу трикарбонових кислот –
оксалоацетату, малату, б-кетоглутарату проводили
у печінці та крові щурів усіх досліджуваних груп.

Концентрацію глюкози, сечовини, загального білка та креатиніну у крові
визначали за допомогою біохімічного аналізатора Microlab – 200
(Нідерланди). Дослідження проводилися згідно з методиками, визначеними
інструкцією, з використанням стандартних наборів реагентів фірми “Human”
(Україна). Концентрацію аміаку у крові досліджували за методом Сілакової
(Силакова Г.И., 1969). Визначення якісних і кількісних характеристик
вільних амінокислот у зразках крові та внутрішніх органів проводилося
методом рідинної іонообмінної хроматографії на амінокислотному
аналізаторі ААА Т-339 М фірми “Мікротехна” (Чехія) (Овчинников Ю.А.,
1974; Козаренко Т.Д., 1975). Вміст метаболітів циклу трикарбонових
кислот і гліколізу визначали в крові та печінці методами ферментативного
аналізу (Асатиани В.С., 1969).

Результати досліджень підлягали статистичному аналізу. Достовірність
одержаних результатів визначали за критерієм Стьюдента (Кучеренко М.Є.
та ін., 2001). Зміни вважалися достовірними при Р < 0,05. Для розрахунків використовувалась компґютерна програма Exсel (Microsoft, USA). РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Інтенсивність азотного обміну має виражену вікову залежність і визначається насамперед фізіологічним станом організму та нейрогуморальними факторами (Oldam J.D., 1983). Метаболізм амінокислот залежить від ряду факторів ( як ендогенних (вік, нейрогуморальний статус, функціонування ферментних систем), так і екзогенних (екологічна ситуація, раціон та ін.) (Западнюк В.И. и др., 1982). Вивчення закономірностей обміну амінокислот на певному етапі онтогенезу є необхідною умовою для правильного вибору діагностичних і терапевтичних заходів щодо усунення патологічних процесів, характерних для певного вікового періоду. Дослідження пулу вільних амінокислот у крові є відображенням інтенсивності обміну білків та амінокислот, а також їх змін під впливом різних факторів, зокрема сполук важких металів. У крові щурів усіх дослідних груп виявлено 18 амінокислот: аланін, аргінін, аспарагінова кислота, валін, гістидин, гліцин, глутамінова кислота, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, пролін, серин, тирозин, треонін, триптофан, фенілаланін, цистин. В результаті проведених досліджень, які наведені в табл. 1, виявлено відмінності в кількісному складі вільних амінокислот у крові щурів як залежно від віку, так і за умов уведення кадмію сульфату. Порівняльний аналіз концентрації вільних амінокислот у крові щурів 3-, 6- і 18-місячного віку свідчить про поступове зменшення з віком метаболічного пулу вільних амінокислот. Так, у крові тварин 3-місячного віку відмічено найвищу концентрацію вільних амінокислот, яка становить 330,25 мкг/мл. Такий характер кількісних змін амінокислотного складу крові у щурів 6- та 18-місячного віку, можливо, пов’язаний з підвищеною деструкцією білкових молекул за умов посилення катаболізму, пригніченням інтенсивності процесів біосинтезу білка та зниженням активності ферментних систем, що беруть участь в обміні амінокислот. Результати проведених досліджень узгоджуються з даними інших авторів, які показали, що у старих тварин концентрація амінокислот знижується, а інтенсивність метаболізму амінокислот залежить від віку (Богданова Е.В., Толкачева Г.М., 1968; Agrawal H.C. et al., 1968). Встановлено, що в крові щурів 3-, 6- і 18-місячного віку за умов уведення кадмію знижується загальна концентрація вільних амінокислот відносно відповідних показників у крові тварин інтактних груп (табл. 1). При цьому за умов уведення кадмію сульфату у крові щурів усіх вікових груп підвищується концентрація аспарагінової та глутамінової кислот, ізолейцину, лізину відносно цих показників у крові інтактних тварин. Відомо, що глутамін в організмі є резервною та транспортною формою аміаку, і підвищення його концентрації в крові, очевидно, є свідченням посилення глутамінсинтетичної функції печінки отруєних щурів (Кричевска А.А. и др., 1983). Показано, що в умовах кадмієвої інтоксикації у крові щурів усіх досліджуваних груп знижується концентрація аланіну, аргініну, валіну, гістидину, лейцину, метіоніну, проліну, серину, тирозину, треоніну, триптофану і цистину порівняно з цими показниками у крові щурів інтактних груп. Таблиця 1 Концентрація вільних амінокислот у крові щурів 3-, 6- і 18-місячного віку за умов отруєння кадмію сульфатом, мкг/мл (M ± m, n = 8) Показники Групи тварин 3 місяці 6 місяців 18 місяців інтактні щури щури, отруєні кадмію сульфатом інтактні щури щури, отруєні кадмію сульфатом інтактні щури щури, отруєні кадмію сульфатом Аланін 24,46 ± 2,07 14,65 ± 1,50* 23,78 ± 1,72 16,27 ± 0,80* 20,19 ± 1,19 15,71 ± 0,94* Аргінін 24,15 ± 1,27 19,47 ± 0,92* 21,75 ± 1,58 18,64 ± 1,61 20,05 ± 1,08 18,02 ± 1,07 Аспарагінова кислота 5,07 ± 0,21 5,96 ± 0,19* 5,09 ± 1,63 5,84 ± 0,37 4,55 ± 0,28 5,07 ± 0,48 Валін 17,88 ± 1,08 12,36 ± 0,80* 13,64 ± 0,13 9,11 ± 0,67* 11,06 ± 0,13 8,54 ± 0,53* Гістидин 13,84 ± 1,21 7,90 ± 0,51* 10,84 ± 0,74 6,16 ± 0,34* 8,41 ± 0,12 6,14 ± 0,46* Гліцин 26,93 ± 2,08 23,22 ± 1,76 22,73 ± 1,70 19,54 ± 1,67 21,18 ± 1,64 19,50 ± 1,33 Глутамінова кислота 24,46 ± 1,86 36,12 ± 3,41* 17,33 ± 1,34 25,85 ± 2,45* 12,82 ± 0,83 18,02 ± 1,93* Ізолейцин 12,11 ± 0,73 14,36 ± 0,64* 9,05 ± 0,82 10,39 ± 0,57 6,78 ± 0,11 7,19 ± 0,30 Лейцин 17,36 ± 0,94 11,81 ± 0,84* 15,84 ± 0,93 11,97 ± 0,90* 14,31 ± 0,14 12,01 ± 0,61* Лізин 31,60 ± 2,89 33,87 ± 2,16 28,43 ± 1,44 29,65 ± 1,70 17,98 ± 0,80 18,55 ± 1,13 Метіонін 4,80 ± 0,12 2,50 ± 0,17* 3,90 ± 0,27 2,41 ± 0,14* 3,43 ± 0,24 2,87 ± 0,19* Пролін 28,97 ± 2,39 22,09 ± 0,11* 24,42 ± 1,21 20,16 ± 0,54* 21,33 ± 1,04 18,03 ± 0,48* Серин 35,01 ± 2,71 20,48 ± 1,74* 32,30 ± 2,26 22,16 ± 1,40* 31,64 ± 2,53 23,23 ± 1,31* Тирозин 9,78 ± 0,16 5,31 ± 0,41* 7,91 ± 0,58 4,92 ± 0,34* 7,17 ± 0,22 5,44 ± 0,40* Треонін 18,26 ± 1,53 13,19 ± 0,81* 18,42 ± 0,91 14,83 ± 0,86* 17,47 ± 1,47 14,98 ± 1,18 Триптофан 22,17 ± 1,26 18,14 ± 0,68* 21,95 ± 1,36 18,97 ± 1,64 18,73 ± 1,34 16,68 ± 1,50 Фенілаланін 8,62 ± 0,67 8,02 ± 0,36 7,04 ± 0,52 6,52 ± 0,43 6,37 ± 0,14 6,11 ± 0,52 Цистин 4,78 ± 0,10 2,31 ± 0,18* 4,52 ± 0,31 2,61 ± 0,15* 3,78 ± 0,17 2,87 ± 0,21* У амінокислот 330,25 ± 16,32 271,76 ± 13,28* 288,94 ± 11,04 246,00 ± 10,80* 247,25 ± 18,23 218,96 ± 15,47 Примітка. Тут і далі * ( Р < 0,05, результати вірогідні порівняно зі значеннями в інтактних тварин. З вищезгаданих амінокислот за умов уведення кадмію сульфату найбільше знижується концентрація сірковмісних – метіоніну і цистину. Виявлене зниження концентрації вільних амінокислот у крові отруєних щурів різного віку може бути пов’язане з порушенням процесів їхнього транспорту, зменшенням надходження амінокислот із кишечнику в кров, а також інтенсивним поглинанням амінокислот тканинами, насамперед печінкою (Любченко П.Н., Герасименко Л.И., 1978). Отримані дані свідчать про вікові зміни вмісту вільних амінокислот у крові отруєних щурів під дією іонів кадмію, що, очевидно, пов’язано з різною інтенсивністю процесів синтезу та окисної деструкції білка, порушенням механізму транспорту амінокислот у клітини внаслідок деструктивного впливу кадмію на біологічні мембрани (Трахтенберг І.М., 2005; HYPERLINK "http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&term=%22Trinche lla%20F%22%5bAuthor%5d" \t "_blank" Trinchella F . et al., 2006). Порівняльна характеристика загальної концентрації вільних амінокислот у крові щурів різного віку при введенні кадмію сульфату дозволяє стверджувати, що зниження концентрації вільних амінокислот має виражену вікову залежність і найбільшою мірою проявляється в крові отруєних щурів 3-місячного віку. Встановлено якісний склад вільних амінокислот у печінці, нирках, легенях, серці та селезінці інтактних щурів 3-, 6- і 18-місячного віку і за умов уведення кадмію сульфату. При цьому виявлено таку ж кількість амінокислот, як і у крові, але в кількісному відношенні вони мають свої особливості. Для оцінки функціонального стану печінки за умов отруєння важкими металами застосовують численні методи біохімічних досліджень. При цьому провідна роль належить вивченню вмісту амінокислот і білкових компонентів печінки. Це обумовлено тим, що біохімічні та функціональні зміни печінки, у тому числі протеїнсинтетична функція, призводить до кількісних та якісних змін амінокислотного спектра в цьому органі (Мищенко В.П. и др., 1999). Встановлено, що отруєння кадмієм призводить до збільшення загального вмісту вільних амінокислот у печінці щурів 3-, 6- і 18-місячного віку відносно відповідних показників у печінці інтактних тварин (табл. 2). Слід зазначити, що вміст вільних амінокислот у печінці визначається її функціональною спроможністю. Процес утилізації цих сполук у печінці відбувається найбільш активно. Очевидно, цим можна пояснити зменшення вмісту глутамату і аспартату – субстратів реакцій переамінування, які беруть участь у процесах сечовиноутворення та знешкодження аміаку. Збільшення вмісту сірковмісних амінокислот, очевидно, пов’язано з їх участю в процесах детоксикації і може розглядатись як прояв захисної реакції гепатоцитів на введення важкого металу. Авторами робіт показано, що інгібування реакції утилізації сірковмісних амінокислот є однією з найбільш ранніх ознак порушення функціонування печінки (Chawla R.K. et al., 1990). Таким чином, аналіз вмісту вільних амінокислот у печінці щурів за умов уведення кадмію сульфату дає змогу встановити вікові особливості токсичного впливу кадмію. Так, при отруєнні кадмієм вміст вільних амінокислот збільшується у печінці щурів 3-, 6- і 18-місячного віку на 16,6, 14,7 і 10,5 % відповідно, а вміст аспарагінової і глутамінової кислот зменшується відносно цих показників у печінці щурів інтактних груп. Таблиця 2 Вміст вільних амінокислот у печінці щурів різного віку за умов отруєння кадмію сульфатом, мкг/г (M ± m, n = 8) Показники Групи тварин 3 місяці 6 місяців 18 місяців інтактні щури щури, отруєні кадмію сульфатом інтактні щури щури, отруєні кадмію сульфатом інтактні щури щури, отруєні кадмію сульфатом Аланін 539,88 ± 32,11 824,19 ± 41,10* 481,24 ± 32,17 719,39 ± 40,15* 469,44 ± 36,80 643,26 ± 48,19* Аргінін 46,17 ± 2,70 52,80 ± 3,38 39,84 ± 2,63 45,26 ± 2,81 36,07 ± 2,18 40,21 ± 2,39 Аспарагінова кислота 492,47 ± 26,13 431,76 ± 36,08 231,37 ± 14,83 203,64 ± 19,86 216,55 ± 19,31 194,77 ± 16,22 Валін 64,55 ± 4,88 98,27 ± 6,10* 51,26 ± 3,74 83,16 ± 6,22* 42,16 ± 2,38 61,19 ± 6,18* Гістидин 117,92 ± 8,33 190,24 ± 16,35* 96,71 ± 8,06 149,44 ± 11,49* 81,47 ± 7,59 122,13 ± 9,27* Гліцин 351,02 ± 18,45 438,77 ± 24,23* 294,00 ± 13,45 343,04 ± 6,95* 270,13 ± 10,32 310,81 ± 9,56* Глутамінова кислота 609,12 ± 33,27 407,08 ± 31,29* 503,28 ± 32,10 320,29 ± 28,31* 471,14 ± 29,60 336,54 ± 27,98* Ізолейцин 74,06 ± 5,71 106,52 ± 9,81* 62,19 ± 4,13 92,28 ± 7,37* 51,33 ± 3,56 68,36 ± 4,76* Лейцин 84,19 ± 7,49 147,94 ± 13,51* 67,88 ± 4,92 108,10 ± 11,07* 51,84 ± 3,90 74,17 ± 6,54* Лізин 167,42 ± 14,06 234,66 ± 16,84* 112,00 ± 6,24 145,68 ± 7,94* 80,91 ± 6,38 104,39 ± 5,08* Метіонін 39,86 ± 2,19 52,83 ± 3,63* 27,16 ± 1,83 36,81 ± 2,17* 19,06 ± 0,77 24,13 ± 1,47* Пролін 61,80 ± 4,52 78,99 ± 3,92* 54,27 ± 3,13 67,13 ± 3,04* 44,18 ± 1,82 53,56 ± 2,17* Серин 409,13 ± 14,78 496,15 ± 26,31* 377,00 ± 13,67 435,08 ± 14,62* 322,86 ± 30,49 350,68 ± 21,00 Тирозин 301,84 ± 20,57 328,11 ± 19,41 262,66 ± 7,42 281,12 ± 18,03 209,27 ± 18,97 217,68 ± 19,44 Треонін 114,65 ± 4,23 147,24 ± 10,00* 85,19 ± 5,16 109,42 ± 6,19* 64,52 ± 1,71 79,15 ± 4,26* Триптофан 264,17 ± 11,02 318,19 ± 14,17* 206,10 ± 9,02 241,40 ± 8,43* 168,12 ± 14,03 183,14 ± 14,56 Фенілаланін 89,70 ± 3,78 106,14 ± 4,27* 67,15 ± 2,81 78,34 ± 2,00* 52,80 ± 2,22 61,03 ± 1,78* Цистин 38,46 ± 2,83 49,82 ± 2,59* 26,84 ± 1,43 35,19 ± 2,12* 19,10 ± 0,98 24,82 ± 1,58* У амінокислот 3866,41 ± 120,23 4509,70 ± 192,56* 3046,14 ± 197,47 3494,77 ± 209,29 2670,95 ± 180,80 2950,02 ± 210,27 Отже, найбільш виражені кількісні зміни виявлено в печінці отруєних щурів 3-місячного віку, що, очевидно, пов’язано з високою інтенсивністю азотного метаболізму в молодому організмі. Порушення ниркової функції призводить до чисельних метаболічних розладів і, особливо, до порушень обміну білків і амінокислот. Ці зміни визначаються віком, здатністю нирок синтезувати або руйнувати певні амінокислоти, пептиди і низькомолекулярні білки, інтенсивністю екскреції та транспорту амінокислот (Fowler B.A. et al., 1993; Гордієнко В.В., 2004). Відомо, що сполуки важких металів і кадмію, зокрема, проявляють нефротоксичний ефект, порушуючи процеси обміну і тубулярної реабсорбції в нирках, що призводить до підвищення виділення загального білка (Кухарчук О.Л. та ін., 2001; Нейко Є.М. та ін., 2003). Враховуючи значення функціонального стану нирок та їхню роль у метаболізмі азоту, досліджено вміст вільних амінокислот у даному органі та за умов отруєння щурів кадмію сульфатом залежно від віку (табл. 3). Результати проведених досліджень свідчать, що за умов отруєння кадмієм у нирках щурів 3-, 6- і 18-місячного віку збільшується загальний вміст вільних амінокислот, відносно відповідних показників у нирках щурів інтактних груп на 18,4, 13,4 і 8,9 % відповідно. Найбільших змін зазнає вміст сірковмісних амінокислот – метіоніну і цистину. Вміст останніх у щурів 3-, 6- і 18-місячного віку, отруєних кадмієм, вірогідно збільшується на 61,5 і 60,9 %, 56,4 і 63,9 %, 34,7 і 56,5 % відповідно відносно цих показників у нирках інтактних щурів. Отже, найбільших змін зазнає організм тварин 3-місячного віку, що узгоджується з роботами інших авторів (Мельничук Д.О., Мельникова Н.М., Деркач Є.А., 2004) і, очевидно, пов’язано з високим рівнем кумуляції цього важкого металу в нирках, зокрема у корковому шарі ( HYPERLINK "http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&term=%22Uriu%20 K%22%5bAuthor%5d" \t "_blank" Uriu K . et al., 2000; HYPERLINK "http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Search&itoo l=pubmed_Abstract&term=%22Yadav+N%22%5BAuthor%5D" Yadav N . et al., 2006). Досліджуючи вплив кадмію сульфату на метаболічний пул вільних амінокислот у легенях щурів 3-, 6- і 18-місячного віку встановлено зменшення загального вмісту вільних амінокислот у легенях отруєних тварин відносно відповідних показників у інтактних щурів. Такий характер змін узгоджується зі зниженням концентрації вільних амінокислот у крові, внаслідок порушення процесів транспорту за умов кадмієвої інтоксикації. Аналізуючи результати цієї серії досліджень, слід зазначити, що введення кадмію сульфату в організм щурів 3-, 6- та 18-місячного віку призводить до змін пулу вільних амінокислот у легенях отруєних щурів. Ступінь прояву цих змін значною мірою залежить від віку тварин. Найменш виражені порушення вмісту вільних амінокислот у легенях за умов отруєння кадмієм спостерігаються в групі щурів 18-місячного віку і становлять 10,5 %, тоді як у легенях тварин 3- і 6-місячного віку – 16,1 і 13,3 % відповідно, відносно цих показників у легенях щурів інтактних груп, що, можливо, пов’язано передусім із пригніченням інтенсивності метаболічних процесів. Водночас виявлено, що молодий організм найбільш чутливий до токсичної дії кадмію порівняно з тваринами 6- і 18-місячного віку. Таблиця 3 Вміст вільних амінокислот у нирках щурів різного віку за умов отруєння кадмію сульфатом, мкг/г (M ± m, n = 8) L r t ? o B ¤ a J L ? o ¤ a „@ `„@ „@ `„@ „@ 1$^„@ „@ ^„@ & ?†?bFYj???oooocccooooUUUcccoooooooo ?? ?? ?? Lf‚??OioocoUU ?(?2?B?L?\?f?ooooooaeaeaeae ±"±<±V±p±oooaeae ? ?

Похожие записи