Ерстенюк Ганна Михайлівна. Біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов експериментальної інтоксикації кадмієм

Краткое описание

Ерстенюк Ганна Михайлівна. Біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов експериментальної інтоксикації кадмієм: дис... д-ра біол. наук: 14.01.32 / Національний медичний ун-т ім. О.О.Богомольця. - К., 2004

Ерстенюк Г.М. Біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов експериментальної інтоксикації кадмієм. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 14.01.32 медична біохімія. Національний медичний університет імені О.О.Богомольця, Київ, 2004.
Дисертація присвячена вивченню біохімічних механізмів пошкодження еритроцитів при дії іонів кадмію в експериментальних тварин. Встановлено, що одноразове та багаторазове (десятиденне) введення щурам кадмію хлориду в дозах 12 мг/кг та 1,2 мг/кг маси відповідно, призводить до глибоких біохімічних порушень в еритроцитах, які супроводжуються змінами лігандних форм гемоглобіну, кисневої ємності крові, розвитком оксидативного стресу. Показано, що, за умов інтоксикації іонами кадмію, відбуваються суттєві зміни ліпопротеїнових комплексів еритроцитів і плазми крові, активація процесів пероксидації ліпідів та окиснювального ушкодження білків, порушення прооксидантно-антиоксидантної рівноваги. Встановлено, що розвиток комбінованої гемічної та тканинної гіпоксії при дії іонів кадмію призводить до порушень гісто- й ультраструктури внутрішніх органів. Морфологічні зміни тканин печінки проявлялись руйнуванням мембранних структур, деструктивними змінами гранулярної ендоплазматичної сітки, апарату Гольджі, ядра, мітохондрій гепатоцитів, порушенням фільтраційного й реабсорбційного відділів нирок. Створено концептуальну модель первинних біохімічних механізмів пошкоджуючої дії іонів кадмію.
Обґрунтовано доцільність використання унітіолу та селеніту натрію з метою корекції порушень метаболізму за кадмієвої інтоксикації.

У дисертаційній роботі вивчено біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов інтоксикації експериментальних тварин іонами кадмію і обґрунтовано сучасну концепцію розвитку кадмієвої інтоксикації та доцільності використання за умов отруєння кадмієм препаратів антиоксидантної дії.

Одноразове та багаторазове (десятиденне) введення щурам кадмію хлориду в дозах 12 мг/кг та 1,2 мг/кг маси відповідно, призводять до глибоких біохімічних порушень в еритроцитах, змін у співвідношенні лігандних форм гемоглобіну, пошкодження мембранних структур внутрішніх органів та розвитку явищ внутрішньоклітинного оксидативного стресу як механізмів комбінованої гемічної та тканинної гіпоксії при інтоксикації кадмієм.
Пошкодження в системі еритрону за умов токсичної дії іонів кадмію проявляються суттєвими змінами показників еритрограми, еритроцитарних індексів, зниженням рівня загального гемоглобіну і зростанням числа ретикулоцитів у процесі багаторазової (на 36%) та одноразової (на 57%) інтоксикації. У периферичній крові щурів спостерігається також „омолодження” еритроцитарної популяції, що виражається зростанням рівня високостійких до кислотного гемолізу клітин на 35% (багаторазова інтоксикація) і 43% (одноразова інтоксикація).
Зміни у співвідношенні лігандних форм гемоглобіну за кадмієвої інтоксикації, максимуми яких спостерігаються через 24 год при одноразовому та через 28 діб при багаторазовому введенні хлориду кадмію, характеризуються зниженням рівня оксигенованої форми гемопротеїну з підвищенням вмісту неактивних дериватів: метгемоглобіну, сульфгемоглобіну та сумарного рівня дисгемоглобінів (на 32 % і 24% відповідно), що зумовлює зниження кисневої ємності крові тварин і лежить в основі розвитку гемічної гіпоксії.
Інтоксикація іонами кадмію призводить до порушення активності лактатдегідрогенази еритроцитів та зниження інтенсивності генерації відновленого НАД, що спричинює порушення інтенсивності процесу відновлення гемоглобіну і сприяє накопиченню в еритроцитах активних форм кисню. Зазначені зміни являють собою один із ключових механізмів розвитку оксидативного стресу за умов інтоксикації кадмієм.

В результаті одноразового та багаторазового введення щурам іонів кадмію спостерігаються суттєве збільшення вмісту первинних та вторинних продуктів ліпопероксидації (дієнових кон’югатів та ТБК-активних продуктів) та розвиток явищ перекисної модифікації жирнокислотного складу тканинних ліпідів, а саме зниженням рівня арахідонової (С20:4) на 44%, та ейкозотрієнової (С20:3) кислот на 35% у складі ліпідів плазми крові. У жирнокислотному спектрі ліпідів еритроцитів вміст олеїнової (С18:1) кислоти знижувався на 32%, арахідонової на 22% з одночасним зростанням ейкозотрієнової кислоти на 81%, що свідчить про істотне порушення ліпідного складу біомембран.
Окиснювальна модифікація білків еритроцитів та плазми крові, що відбувається за умов одноразового та багаторазового введення хлориду кадмію, призводить до накопичення карбонільних похідних нейтрального та основного характеру, рівень яких в еритроцитах зростає за умов гострої інтоксикації в 5-6 разів, а основного характеру відповідно в 4-7 разів. Однонапрямлений характер змін продуктів ОМБ спостерігався в еритроцитах та плазмі крові за умов повторного введення іонів кадмію. Зазначені зміни в ОМБ можуть слугувати біохімічним механізмом порушення їх структурної, ферментативної та кисневотранспортної функцій білків за інтоксикації кадмієм.
Інтоксикація щурів іонами кадмію спричинює фазові зміни в активності церулоплазміну плазми крові як біохімічного механізму регуляції насиченості трансферину іонами заліза та співвідношення Fe2+/Fe3+. У період максимальної активації процесів вільнорадикального окиснення за отруєння кадмієм відбувається зменшення активності церулоплазміну і каталази еритроцитів, що призводить до зменшення насиченості трансферину, сприяє накопиченню іонів Fe2+та активних форм кисню у тканинах.
Морфологічні порушення за умов інтоксикації щурів іонами кадмію проявляються розвитком токсичного ураження клітин печінки з руйнуванням мембранних структур, білоксинтезуючого та ядерного апарату гепатоцитів, пошкодженням фільтраційного і реабсорбційного відділів нирок, зменшенням кількості і об’єму ниркових тілець. Деструктивні зміни в мітохондріях виступають як ультраструктурні прояви порушень біоенергетичного апарату та розвитку вторинної тканинної гіпоксії за токсичної дії кадмію.
Унітіол (2,3-димеркаптопропансульфонат натрію) та селеніт натрію здійснюють протекторну дію стосовно біохімічних та морфологічних порушень, що розвиваються за експериментальної інтоксикації кадмієм. Протекторний вплив унітіолу та селеніту натрію є пов’язаним із нормалізуючим впливом на процеси ліпопероксидації, ОМБ та стан антиоксидантних систем клітин, що, у свою чергу, є біохімічною основою зростання рівня оксигенованого гемоглобіну, зниження дисгемоглобінів, підвищення кисневої ємності крові, нормалізації показників периферичної ланки еритрону. Отримані результати свідчать про можливість застосування препаратів антиоксидантної дії з метою нормалізації порушених метаболічних процесів за токсичної дії важких металів, зокрема іонів кадмію