Влияние тяжелых металлов на содержание глюкозы крови и гликоген печени крыс

В настоящее время в некоторых регионах республики сложилась неблагоприятная экологи­ческая обстановка. Вода, почва и воздух катастрофически загрязняются различными ксенобиотиками (пестицидами, удобрениями, солями тяжелых металлов и др.) в связи с необоснованным распределением и переработкой сырья и отходов в промышленности и нерациональным употреблением водных, почвенных ресурсов и ядохимикатов в сельском хозяйстве. Загрязнение продуктов питания [5, с.33-66] и питьевой воды [2, с. 2008] минеральными удобре­ниями, ядовитыми веществами, тяжелыми металлами, а также негативные воздействия ксенобиотиков на организм человека и животных, вызывают обеспокоенность специалистов. Особенно следует подчеркнуть, что в почве и воде, включая питьевую, нередко наряду с высоким содержанием минеральных солей, обнаруживаются следы органических соединений [ 6, с. 112-113].

Наиболее подвержен воздействию таких факторов растущий организм в критические периоды развития, а, именно в периоды перехода от плацентарно-амниотрофного к лактотрофному и от последнего к дефинитивному питанию. Поэтому в наших исследованиях, мы изучали состояние ассимиляции нутриентов и метаболизма у растущего организма, возможное влияние интоксикации раствором солей тяжелых металлов кормящей матери на рост, развитие, обмен веществ и энергии и ассимиляцию пищи у потомства.

Цель настоящей работы׃ изучить влияние тяжелых металлов на содержание глюкозы крови и гликоген печени крыс

Работа выполнялась на лабораторных белых крысах, выращенных в виварии Института физиологии биофизики АН РУз. В острых опытах были использованы крысы 10, 20, 30 и 40-дневного возраста. Животных кормили сбалансированной по всем показателям диетой из натуральных продуктов со свободным доступом к воде и пище. Для получения потомства среди большого числа крыс выбирали самок приблизительно одинакового веса (170- 180 г) и содержали их в хорошо вентилируемом светлом помещении в пластмассовых клетках размером 50х30х28 см по 5-6 крыс в каждой.

Далее к самкам, после привыкания к обстановке в клетке, подсаживали по одному самцу анало­гичного веса. После появления явных признаков беременности, самок отсаживали в индивидуальные клетке размером 50х30х28 и следили за появлением потомства. В первые дни после рождения крысят из различных пометов (не менее из 6-8) перемешивали и распределяли по 8 особей на каждую матку. Крысята находились с кормящими самками до конца периода исследований. Температура воздуха в помещении, где содержались крысы, колебалась от 18 до 26 градусов, при относительной влажности 40-60%. Все крыс делили на три группы- контрольной и и две опытные. Контрольная группа животных содержалась на рационе вивария и обычной питьевой воде. В опытной группе кормящим самкам в рационе вивария и обычной питьевой воде. В опытной группе кормящим самкам в рацион добавляли раствор соли свинца из расчета 300 мкг/кг массы тела и соли кадмия -5мг/кг массы тела. В подобных условиях самки находились с 1-го по 30-й день после родов, т.е. на протяжении всего периода лактации и начала перехода на дефинитивное питание.

В крови концентрацию глюкозы определяли глюкозооксидазным методом и выражали в моль/л, а гликогена в печени – по антрону (мг/г) [ 1, с. 13-14], принцип которого основан на превращении углевод под воздействиям серной кислоты а дериват фурфурола с изменением интенсивности окраски, образующейся при реакции этого соединения с антроном. Полученные данные обрабатывались использованием пакета программ Origin 6.1 (OriginLab Corporation, США). Величину Р<0,05 рассматривали в качестве критерия показатель достоверности различий.

Анализируя полученные результаты исследо­ваний, мы обнаружили, что поступление в организм крысенка хлористого свинца с материнским молоком, вызывает однозначные изменению в его организме. Прежде всего, происходит довольно существенная интенсификация глюконеогенеза на 20 день эксперимента, переход животных после этого срока на общий корм не оказывает влияния на концентрацию глюкозы в крови и гликогена в печени.

Мы, как и другие исследователи считаем, что свинец, накапливаясь в клетках организма, ингибирует их метаболизм в результате изучаемые показатели, мало изменяются сравнительно с контрольными данными. После отравления свинцом наибольшие изменения обнаруживаются в структуре митохондрий. Во всех печеночных клетках наблюдается умеренная отечность митохондрий, которая проявляется в незначительном увеличении их матрикса и размеров. Снижается их количественное содержание, форма часто в виде неправильного овала. Единичные митохондрии подвергаются деструкции с нарушением целостности их мембран. Гладкая эндоплазматическая сеть также подвергается редукции. В цитоплазме отмечается снижение, содержания гликогена (рис.1.).

Рисунок 1. Изменение концентрации глюкоза в крови (А) и гликогена (Б) в печени у крысят вскормленных лактирующими самками, в рацион которых вносили хлористый кадмий и свинец

Примечание: * - отмечены достоверные изменения в опыте сравнительно с контролем (п=6)

Следовательно, уязвимыми, ультраструктурами при свинцовой интоксикации в ранние сроки, являются митохондрий уменьшающиется количест­венно и деструкции разной степени выраженности [4, с. 8-9]. Такие изменения обусловлены двумя фактами. Первый по данным О. Дж. Таджикуловой и др. (2008) в митохондриях, полученных от крысят, матери которых были затравлены свинцом, окислительная способность, фосфорилирование и синтез АТФ оказались сниженными относительно контрольных данных. Второе, при изучении прироста массы, интенсивно повышающиеся у контрольных животных во все возрастные периоды, она достоверно уменьшается у опытных крысят на 14,3-31,2%. Указывающие на то, что, свинец выключает механизмы, участвующие в росте животных.

Как указывает С.А. Куценко [2, с. 2-5] при поступлении в организм беременной женщины в ее плаценте наблюдаются деструктивные нарушения, и снижается активность карбогидразы. Одно направленность действия различных веществ с разными механизмами токсичности при действии на потомство в один и тот же критический период, часто вызывают одинаковые нарушения в их организме.

Таким образом, исследованные соли свинца и кадмия, поступая в организм крысят с материнским молоком, включаются в механизмы клеточного и субклеточного обмена, и тем самым нарушают процессы торможение роста животных в ранние периоды после рождения (табл. 3.4). Возможно, данный эффект обусловлен увеличением надпочечных гормонов под влиянием стресса, в частности глюкокортикоидов с их катоболическим действием на развивающиеся организма [7, с. 29-35].

В настоящем отчете также представлены данные касающиеся влияния солей кадмия и свинца на показатели обмена углеводов и скорость роста потомства вскормленного лактирующими самками затравленными этими солями.

В отчетном году, нами проводились исследо­вания касающиеся влияния на развивающиеся организм соли мышьяка (арсената натрия). Это обусловлено тем, что соли мышьяковистой кислоты, могут служить причиной острых и хронических отравлений. Они являются одним из наиболее сильных канцерогенов и тератогенов. В суточном пищевом рационе человека они содержатся до 1мг/кг, а в теле человека 0,08-2,0 мг/кг. Наибольшее количество его обнаружено в почках и печени. В организм, он может поступать в виде солей - арсенатов натрия и калия применяемых в виде инсектицидов.

Первичный механизм токсического действия соединений мышьяка объясняется их сродством к SH-группам. Необратимо соединяясь с мышьяком, они нарушают жировой и углеводный обмены, снижают интенсивность окислительных процессов в тканях. Оральное поступление арсената натрия в дозе 10,5- 12,6 мг/кг массы, вызывает уменьшение веса печени и активности ферментов, участвующих в метаболизме липидов [8, с. 30-34]. По этому интересно выяснить влияние этой соли на растущих крысят, вскормленных молоком затравленных животных. Предварительные эксперименты, проведенные на 10 дневных контрольных крысятах, свидетельствовали о нарастании синтеза глюкозы в ответ на инкубацию срезов печени с пируватом натрия и глицерином на фоне содержания глюкозы в крови, на уровне нижней границы нормы (рис.2.).

Рисунок 2. Изменение концентрации глюкоза в крови (А) и гликогена (Б) в печени у крысят, вскормленных лактирующими самками, затравленными мышьяком.

Примечание: * - отмечены достоверные изменения в опыте сравнительно с контролем. (п=6)

На 20 день после рождения, наблюдалось значительное увеличение интенсивности глюконео­генеза в процессе инкубации срезов только с аланином, глицерином и снижение при внесении в среду пирувата - натрия. У этих животных не изменялась концентрация глюкозы в крови, и увеличилось содержание гликогена в печени (рис.2.). После затравки лактирующей самки арсеналом натрия у 10 дневных крысят, кроме пирувата натрия все остальные изучаемые субстраты, поступающие в инкубационную среду, стимулировали интенсивность глюконеогенеза в печени, и увеличение в ней содержания гликогена. На 20 день, все изучаемые показатели оказались сниженными, по сравнению с контрольными и 10-дневными крысятами, получавшими этот препарат с материнским молоком.

После отравления арсенатом натрия, у 10 дневных крысят в меньшей степени увеличиваются некоторые показатели, характеризующие ­интенсивность глюконеогенеза, но при этом существенно повышается содержание гликогена печени. У крысят 20 дневного возраста синтез глюкозы в печени нарастает, лишь в ответ на инкубацию ее срезов с аланином и несколько уменьшается прирост гликогена в ней, а масса животных на 25% сравнительно с контрольными особями этого же возраста.

Итак, можно сделать заключение, что затравка растущих и взрослых животных арсенатом натрия нарушает обменные и ростовые процессы. Следовательно, соли тяжелых металлов, и в том числе соединения мышьяка, вызывая резкое хроническое напряжение, стимулируют деятельность эндокринных желез [7, с. 29-35], гормоны которых, поступая в кровь, в разных комбинациях, нарушают адаптацию и устойчивость организма к факторам, негативно влияющим на организм.