Влияние длительной ингаляции ПУР в дозе 10 ПДК на

УДК: 577.34:57.017.72:546.791:615.332:57.084.1
На правах рукописи
САРСЕНОВА ЛАЗЗАТ КАДИРГАЛИЕВНА
ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА ТКАНИ ПОЧЕК
КРЫС ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ИНГАЛЯЦИИ ПЫЛИ УРАНОВОЙ РУДЫ И
ПРИМЕНЕНИИ ЭКСТРАКТА СОЛОДКИ
03.00.01- радиобиология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Республика Казахстан
Астана, 2010
Работа выполнена в Радиобиологическом научном центре АО «Медицинский
университет Астана»
Научные руководители:
доктор медицинских наук,
профессор Казымбет П.К.
доктор медицинских наук,
профессор Мустафина Р.Х
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук,
Балмуханов Т.С.
доктор биологических наук,
Кикимбаева А.А.
Ведущая организация:
Институт ботаники и фитоинтродукции
МОН РК
Защита диссертации состоится «29» «декабря» 2010 г. в 10.00 часов на
заседании диссертационного совета Д 09.17.04 при АО «Медицинский
университет Астана» по адресу: 010000, г. Астана, ул.Бейбитшилик, 49А
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АО «Медицинский
университет Астана» по адресу:010000, г. Астана, ул. Бейбитшилик,53
Автореферат разослан «29» «ноября» 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор медицинских наук, профессор
Мустафина Р.Х.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
проблемы.
Вопросы
техногенного
загрязнения
окружающей среды природными радионуклидами в регионах промышленной
добычи и переработки урана остаются предметом интенсивных исследований
на протяжении многих лет. В связи с ростом добычи урана в Казахстане и
увеличением площади техногенного загрязнения отходами урановой
промышленности
проблема
изучения
радиотоксического
действия
инкорпорированных радионуклидов и поиска средств радиационной защиты
организма становится одной из наиболее актуальных [Белоног А.А.и др.; 2003,
Балмуханов С.Б. и др., 2004; Казымбет П.К. и др., 2002, 2006; Бигалиев А.Б. и
др., 2005, Омирбаева С.М, 2004]. Основными загрязнителями в таких регионах
выступают производные урана и его изотопы, которые поступают в организм
через пищевые цепи или в составе пыли ингаляционным путем.
Ингаляционный способ является основным путем попадания радионуклидов в
организм человека на уранодобывающих производствах и прилегающих
территориях. Низкая радиоактивность урановой руды в сочетании с
комплексным химиотоксическим ее действием
затрудняет оценку и не
позволяет делать однозначные выводы о влиянии техногенно измененного
радиационного фона на здоровье работников урановой промышленности и
населения прилегающих территорий [ERR-2010].
Известные данные о биологическом действии урана, полученные в острых
экспериментах при поступлении его в организм в диапазоне средних и больших
доз однозначно указывают на то, что радиотоксический эффект урана в первую
очередь проявляется дозозависимым поражением почечной ткани с
преимущественным повреждением проксимальных канальцев почек [Lin RH, et
al., 1993; Miller AC, et al., 1998, Leggett, R.W., 1989; Schramm L, et al., 2002; Sun
DF, et al., 2002]. Данные по влиянию длительного поступления урана на органы
выделительной
системы
человека,
несмотря
на
многочисленные
эпидемиологические исследования, на сегодняшний день остаются
противоречивыми [Gilman AP, et al., 1998; Kurttio P, et al., 2002; Mao Y, et
al.,1995; McDonald-Taylor CK, et al.,1997; Zamora ML, et al., 1998; Russell et al.
1996, Аталыкова Г.Т., 2010]. В доступной литературе крайне недостаточно
сведений по влиянию урана на ткань почек при ингаляционном способе
поступления [Leach L.J., et al., 1970,1973; Morrow P, et al., 1982;] и не
обсуждается воздействие радионуклидов при длительном поступлении малых
доз урана в составе промышленной пыли урановой руды.
С точки зрения практических аспектов современной радиобиологии
особенно важными являются вопросы радиационной защиты и реабилитации
работников и населения в условиях длительного действия малых доз радиации
техногенного происхождения [Легеза В.И., Владимиров В.Г, 1998; Васин М.В.,
1999; Кудряшов Ю.Б., Гончаренко Г.Н., 2004;]. Одним из интенсивно
разрабатываемых в этой области направлений является изучение
радиопротекторных, корригирующих, общих адаптогенных свойств различных
препаратов растительного происхождения [Г.Н.Гончаренко, Ю.Б.Кудряшов,
1991; Arora R. et al., 2005; Goel H. et al., 2005; Takagi Y. et al., 2005,
О.А.Бочарова и др., 2006]. В числе наиболее перспективных рассматривается
отечественный препарат корня солодки [Арыстанова Т.П., 1995; Ирисметов
М.П., 1997; Мустафина Р.Х. и др., 2002, 2005; Павлова С.И., Утешев Б.С.,
Сергеев А.В., 2003, Soo Bin Yim, et al., 2007; Sang Chan Kim et al.,
2008]. Однако, эффективность корригирующего действия препаратов корня
солодки на функциональное состояние почек в условиях длительного
поступления радионуклидов урана на организм практически не изучена. В
связи с вышеизложенным, автором данной работы было изучено состояние
энергетического обмена в ткани почек крыс при длительном воздействии пыли
урановой руды и применении водного экстракта корня солодки.
Цель исследования - выявить особенности нарушения энергетического
обмена ткани почек крыс при длительном ингаляционном воздействии
промышленной пыли урановой руды и оценить эффективность
корригирующего действия экстракта корня солодки.
Задачи исследования:
1. Изучить влияние длительной ингаляции пыли урановой руды в дозе 5
ПДК на некоторые показатели энергетического обмена в ткани почек крыс.
2. Изучить влияние длительной ингаляции пыли урановой руды в дозе 10
ПДК на некоторые показатели энергетического обмена в ткани почек крыс.
3. Выявить характер радиотоксического действия длительной ингаляции
пыли урановой руды в дозе 50 ПДК и оценить эффект корригирующего
действия водного экстракта корня солодки на биоэнергетические процессы в
ткани почек крыс.
4. Провести сравнительный анализ дозо-временных характеристик
нарушения энергетического обмена в ткани почек крыс при ингаляции пыли
урановой руды в разных дозах и применении экстракта корня солодки.
Научная новизна. Впервые по показателям конечных процессов
гликолиза и цикла трикарбоновых кислот установлено, что радиотоксические
эффекты длительного ингаляционного воздействия промышленной пыли
урановой руды в малых дозах выражаются в нарушении процессов
энергообеспечения клеток почек.
Выявлены ранее не раскрытые дозо-временные закономерности развития
дисбаланса конечных продуктов гликолиза и активности ключевых
цитоплазматических и митохондриальных оксидоредуктаз при длительном
ингаляционном поступлении урана в разных дозах. Установлены периоды
максимальных сдвигов показателей анаэробного и аэробного энергетического
обмена в ткани почек при воздействии пыли урановой руды в дозах,
превышающих ПДК в 5,10 и 50 раз.
Установлен эффект корригирующего действия водного экстракта корня
солодки при воздействии радиотоксических факторов пыли урановой руды,
проявляющийся в нормализации конечных процессов гликолиза и стимуляции
челночных механизмов сопряжения цитоплазматических и митохондриальных
реакций энергетического обмена.
Практическая значимость работы. Результаты исследования расширяют
и дополняют теоретические знания о характере системного действия малых доз
ионизирующей радиации на организм, а также роли метаболических
нарушений окислительно-восстановительных процессов в ткани почек в
реализации повреждающего действия радиотоксических факторов урана в
условиях длительной ингаляции промышленной пыли урановой руды.
Обнаруженные
закономерности
дозо-временной
зависимости
метаболических нарушений ткани почек при длительном ингаляционном
воздействии пыли урановой руды могут быть использованы при разработке
научно-практических программ обеспечения радиационной безопасности
населения и работников промышленных предприятий, связанных с добычей и
переработкой урана.
Выявленный эффект корригирующего действия экстракта корня солодки
при длительном ингаляционном воздействии пыли урановой руды позволяют
рекомендовать его использование для коррекции и профилактики
метаболических нарушений энергетического обмена ткани почек в условиях
техногенного загрязнения среды продуктами промышленной разработки урана.
Результаты исследований могут быть использованы как учебный материал
курса
медицинской
радиобиологии,
экспериментальной
патологии,
профпатологии медицинских вузов и факультетов усовершенствования врачей.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Радиобиологические
эффекты
длительного
ингаляционного
воздействия пыли урановой руды в возрастающих дозах по показателям
соотношения конечных продуктов и энзимов гликолиза и отдельных энзимов
цикла трикарбоновых кислот характеризуются дозо-временной зависимостью
сроков и характера метаболических нарушений.
2. Радиотоксическое действие пыли урановой руды проявляется
активацией
анаэробных
и
подавлением
аэробных
механизмов
энергообеспечения ткани почек в ранние сроки воздействия и адаптивным
повышением активности энзимов переноса восстановительных эквивалентов в
более поздние сроки. При ингаляции пыли урановой руды в дозе 50 ПДК дозовременные пределы дисбаланса сдвигаются на более ранние сроки с
увеличением амплитуды колебаний исследуемых показателей.
3. Водный экстракт корня солодки при пероральном введении в дозе 100
мг/кг оказывает корригирующий эффект на состояние энергетического обмена
ткани почек крыс при длительной ингаляции пыли урановой руды в дозе 50
ПДК, который выражается в снижении метаболического дисбаланса, угнетении
анаэробных
реакций
гликолиза
и
стимулировании
активности
малатдегидрогеназы, что способствует повышению потенциала аэробных
реакций энергетического обмена.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
доложены
и
обсуждены
на:
Четырнадцатой
Российской
гастроэнтерологической неделе (Москва, 2008), Международной научнопрактической конференции «Унифицированное обеспечение качества и
модернизация клинической лабораторной диагностики» (Алматы, 2008), 2-ом
Азиатском конгрессе по радиационным исследованиям (Сеул, Корея, 2009); 14
Российской
конференции
«Гепатология
сегодня»
(Москва,
2009),
Республиканской
научно-практической
конференции
«Экология
промышленного региона и здоровье населения» (г. Караганда, 2010), IV
международной научно-практической конференции «Медико-биологические и
радиоэкологические проблемы урано- и нефтедобывающих регионов» (Astana,
2010), Международной конференции «Radiation, Environment and Health»
(Allahabad, India, 2010).
Связь темы диссертации с планом научных исследований. Работа
выполнена в рамках научной программы Радиобиологического научного центра
АО «Медицинский университет Астана» по теме №НТП-0345: «Медикосоциальная оценка состояния здоровья населения Северного региона
Казахстана в условиях длительных радиационно-токсических воздействий»
(ГР№0103 РК 00082).
Публикации по теме диссертации: основные результаты работы
изложены в 12 научных трудах.
Реализация результатов исследования. Получены положительные решения
по заявкам на изобретения: «Способ коррекции нарушений оксидантного
метаболизма при ингаляции малых доз урановой пыли в эксперименте» (рег.№
2009/11.96.1); «Способ определения деструкции легочной ткани при
длительной ингаляции малых доз урановой пыли» (№ 2009/1197.1); «Способ
оценки нарушений белоксинтетической функции гепатоцитов при длительной
ингаляции малых доз урановой пыли в эксперименете» (№ 2009/1198.1).
Объем и структура
диссертации: Диссертация изложена на 115
страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы,
описания материалов и методов исследования, 4 разделов собственных
исследований, заключения,
выводов, списка литературы.
Текст
иллюстрирован 27 таблицами и 24 рисунками.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Материал и методы исследования. Эксперименты проведены на 300
беспородных крысах-самцах массой 120-180г.
Животные содержались в
условиях вивария на стандартном пищевом рационе. Эффект длительного
воздействия радиационно-токсических факторов урана изучали путем ингаляции
промышленной пыли урановой руды (ПУР) Степногорского горно-химического
комбината в концентрациях 10,77; 21,55 и 107,75 мг/м3, превышающих ПДК в 5;
10 и 50 раз соответственно. Суммарная альфа-активность использованной в
эксперименте ПУР составила 202 Бк/г. Химический состав ПУР представлен
следующими компонентами: SiO2 –0,6%; CO3 –10%; Na2O+K2O –10%; CaO –7%;
Fe2O3 –6,1%; Al2O3 –4,61%; FeO2 –4%; MgO –3,5%; P2O5 –2%; UO3 –0,398%;
MnO2 –0,22%; MoO3 –0,123%; ZnO2 –0,027%; As2O3 –0,008%, S (общая) –до
1,5%, С (органический) –до 2% [Казымбет П.К., Имашева Б.С., 2006].
Ингаляцию ПУР производили в специальных затравочных камерах типа
УИЗ-1 [Казымбет П.К., Жагуфаров А.Ж., Имашева Б.С., Узбеков В.А. и др.,
2008], конструкция которой обеспечивала постоянную циркуляцию пыли в
воздухе затравочной камеры и свободный доступ аэрозоля в дыхательные пути
животных. Всего было выполнено 3 серии экспериментальных исследований. В
сериях I и II изучали влияние на организм радиотоксического воздействия ПУР
в дозах 5 и 10 ПДК. Для этого животных подвергали ингаляции пылью
урановой руды на протяжении 120 суток по 4 часа в день 5 дней в неделю. В III
серии экспериментальных исследований было изучено влияние ингаляции ПУР
в дозе 50 ПДК. С целью оценки корригирующего действия экстракта корня
солодки (ЭКС) в условиях ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК часть животных данной
серии за 2 недели до начала ингаляционного воздействия и в течение всего
эксперимента получали ежедневно перорально 2 мл водного экстракта корня
солодки в дозе 100 мг/кг массы тела [Арыстанова Т.П.,1995]. Препарат вводили за
1,5-2 часа до начала ингаляционной затравки. Продолжительность
ингаляционной затравки в III серии исследований составляла 60 суток в режиме
4 часа в день, 5 дней в неделю. Эффекты биологического действия радиации в I
и II сериях оценивали на 30,60,90 и 120 сутки, в III серии - на 3,7, 30 и 60 сутки
от начала затравки. Группой сравнения служили интактные крысы (норма), а
также интактные крысы (контроль), которых помещали в затравочные камеры в
аналогичном режиме, но без подачи ПУР. На каждый срок исследования
использовали по 6-8 (1-2 серии) и 12 животных (3 серия). Величина
накопленной дозы на 30-120 сутки колебалась при дозе 5 ПДК - в пределах
0,67 - 11 мкЗв (за 120 суток), при 10 ПДК - 1,5 - 22 мкЗв (за 120 суток), при
дозе ПУР в 50 ПДК - до 55 мкЗв за 60 суток [Казымбет., Имашева Б.С.,
Курохтин В.Д., Бахтин М.М., 2006]. Условия затравки животных, режим и
продолжительность ингаляционного воздействия ПУР соответствовали ГОСТ12.1.007-76 и Международным рекомендациям ВОЗ (1990).
О состоянии энергетического обмена в ткани почек крыс в условиях
хронического воздействия малых доз радиации судили по показателям
активности НАДН- и НАД-зависимой лактатдегидрогеназ (ЛДГ.НАДН и
ЛДГ.НАД),
сукцинатдегидрогеназы
(СДГ)
и
НАД-зависимой
малатдегидрогеназы (МДГ), а также концентрации молочной и
пировиноградной кислот (МК и ПВК) в гомогенате ткани почек. Содержание
МК и ПВК в ткани почек определяли энзиматическим методом Хохорста
[В.С.Асатиани, 1965]. Активность восстановленной формы ЛДГ определяли по
Нательсону [Покровский А.А., 1969], окисленной формы ЛДГ – по Севелу и
Товареку [Г.Колб, 1982]. Для определения активности СДГ и МДГ в ткани
почек использовали методику Кun E, Abood L.G. в модификации Oda T.,
Okazaki и Ю.В.Наточина (Прохорова М.И.,1982). Обработку результатов
исследования производили общепринятыми методами вариационной
статистики с вычислением критериев Стьюдента с помощью пакета программ
Microsoft Excel 7.0. Разность показателей расценивали как достоверную при Р ≤
0,05.
Результаты собственных исследований
Влияние длительной ингаляции ПУР в дозе 5 ПДК на состояние
биоэнергетических процессов в ткани почек крыс. Для оценки состояния
энергетического обмена в ткани почек крыс в условиях длительной ингаляции
ПУР в дозе 5 ПДК в гомогенатах почек определяли содержание МК и ПВК, а
также активность окисленной и восстановленной форм ЛДГ, а также СДГ и
МДГ на 30,60,90 и 120 сутки воздействия (таблица 1).
Таблица 1 – Динамика изменения показателей энергетического обмена в ткани
почек крыс при ингаляции ПУР в дозе 5 ПДК
Показатель
МК (нмоль/г)
ПВК (нмоль/г)
МК/ПВК
ЛДГ.НАДН (Е/г.ч)
ЛДГ.НАД (Е/г.ч)
ЛДГ.НАДН/
ЛДГ.НАД
СДГ (нмоль/г.ч)
МДГ(нмоль/г.ч)
Интактные
Длительность воздействия, сутки
(Контроль)
30
60
90
120
1,55±0,15
3,0±0,18*
2,0±0,26
1,2±0,17
1,5±0,1
0,32±0,06
0,22±0,02
0,7±0,17*
0,25±0,04
0,22±0,02
4,9±0,5
13,6±0,53*
2,8±0,37*
3,7±0,68
6,8±0,36*
6562±311
7033±355
2824±249* 4129±826* 4457±346*
12210±500 12272±1767 9883±666* 3126±542* 1563±74,6*
0,54±0,03
0,54±0,03
0,29±0,03* 1,32±0,26* 2,85±0,22*
1,81±0,16
3,35±0,17
1,07±0,1*
2,43±0,2*
1,24±0,1*
2,3±0,2*
1,2±0,2*
3,2±0,2
1,0±0,1*
1,4±0,1*
*- достоверно по сравнению с контролем, р≤0,05
При ингаляции ПУР в дозе 5 ПДК в ткани почек на 30 сутки развивалась
картина ацидоза на фоне дисбаланса содержания МК и ПВК, что проявлялось
возрастанием МК в 2 раза, индекса МК/ПВК в 3,1 раза и снижением
содержания ПВК на 35%. Картина соответствует ситуации интенсивного
анаэробного гликолиза на фоне угнетения активности энзимов цикла
трикарбоновых кислот (ЦТК). Это подтверждено данными снижения
активности СДГ - на 44% и МДГ – на 23%. При этом изменения активности
восстановленной и окисленной форм ЛДГ колебались в пределах
физиологической нормы. Известно, что пировиноградная кислота обладает
высокой метаболической активностью, участвует в процессах синтеза
кетокислот, сиаловых кислот и большинства гликопротеидов тканей организма.
Уменьшение содержания ПВК в ранние сроки воздействия может
свидетельствовать об угнетении анаболической направленности процессов
гликолиза.
При удвоении времени экспозиции - на 60 сутки – содержание МК
уменьшалось более чем в 2 раза по сравнению с предыдущим периодом, что
сопровождалось снижением явлений ацидоза (рис.1). На этом фоне увеличение
содержания ПВК в 2 и более раз, превышающего контрольные, приводило к
падению индекса МК/ПВК в 4,9 раза. Не исключено, что увеличение
концентрации ПВК, обусловлено снижением в эти сроки активности
ЛДГ.НАДН, в среднем на 57%. При этом, снижение активности окисленной
формы ЛДГ лишь на 22% свидетельствует о преимущественной конвертации
лактата в пируват, хотя, в целом, интенсивность и этой реакции была ниже
нормы. Незначительное уменьшение суммарной продукции гликолиза говорит
о снижении интенсивности процессов гликолиза в сравнении с предыдущим
периодом. Повышение окислительных свойств цитоплазмы в этот период,
возможно, является признаком активации механизма транспортировки
восстановительных эквивалентов в митохондрии, косвенным свидетельством
которого может быть зарегистрированное в этот период повышение активности
СДГ на 17% в сравнении с предыдущим периодом.
140 %
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
-100
МК
30сут
ПВК
60сут
ЛДГ.НАДН
90сут
ЛДГ.НАД
120сут
СДГ
МДГ
Рисунок 1– Динамика изменения показателей энергетического обмена
в ткани почек крыс при ингаляции ПУР в дозе 5 ПДК, %
При увеличении накопленной дозы влияние урановой пыли на 90-120
сутки наблюдалось снижение интенсивности гликолиза до контрольного
уровня. На 90 сутки значения МК и ПВК были на 20 и 22% ниже контрольных,
на 120 сутки на 6 и 29% соответственно, это сопровождалось увеличением
индекса МК/ПВК. Отмечалось плавно нарастающее увеличение редокспотенциала цитоплазмы с возрастанием отношения ЛДГ.НАДН/ЛДГ.НАД за
счет разнонаправленной динамики изменения активности форм ЛДГ. В целом
активность ЛДГ.НАДН в поздние сроки оставалась ниже контрольных на 3138%, а ЛДГ.НАД - на 74-87% соответственно. Отмеченная динамика
однозначно указывает на нарастающее угнетение в ткани почек окислительного
звена гликолиза и что повышает риск закисления ткани почек за счет
интенсивного образования лактата. Обращает внимание, прогрессирующее
снижение активности МДГ после кратковременного повышения на 90 сутки
затравки – в среднем на 23% по сравнению с предыдущим периодом. К концу
наблюдения активность фермента была на 50% ниже контрольных значений.
Активность СДГ в этот период снижалась и на 120 сутки составила 55% от
контрольных значений. Следует полагать, что с увеличением накопленной дозы
нарастание угнетающего действия ПУР на 90-120 сутки характеризовалось
истощением адаптивных механизмов поддержания энергетического потенциала
ткани почек. Это подтверждено данными о плавнонарастающем угнетении
активности ферментов аэробного компонента энергетического обмена и
снижением окислительных свойств цитоплазмы, накоплением НАДН и
возрастаниием индекса ЛДГ.НАДН/ЛДГ.НАД до 5,2 единиц. Несмотря на
плавное повышение активности ЛДГ.НАДН значения ее активности до конца
срока эксперимента оставались ниже контрольных. Таким образом, к концу
ингаляционной затравки для ткани почек характерно выраженное подавление
энергетического потенциала, что подтверждено динамикой нарастающего
угнетения активности ЛДГ.НАД, МДГ, СДГ и незначительной тенденцией
увеличения активности ЛДГ.НАДН.
Влияние длительной ингаляции ПУР в дозе 10 ПДК на состояние
биоэнергетических процессов в ткани почек крыс. Во 2 серии
экспериментов изучено состояние энергетического обмена ткани почек крыс
при удвоении дозы ПУР в 2 раза (таблица 2).
В ткани почек крыс, подвергавшихся длительной ингаляционной затравке
ПУР в дозе 10 ПДК, содержание МК практически не изменялось, если не
считать тенденции к незначительному повышению (на 15%) к 120 суткам (рис.
2). Характерно, что изменения, наблюдаемые в системе субстрат-энзим при
дозе ПУР в 10 ПДК были аналогичны динамике характерной для 1 серии
экспериментов - при воздействии ПУР в дозе 5 ПДК. Обращает внимание факт,
что при сопоставимых значениях активности ЛДГ.НАД в группах животных,
подвергавшихся в разных дозах (5 и 10 ПДК), удвоение дозы сопровождалось
снижением содержания МК: особенно явно данное различие прослеживается на
ранних сроках, что дает основание предполагать более раннее угнетение
процессов гликолитического расщепления углеводов при воздействии урановой
пыли в дозе 10 ПДК.
Система пируват-ЛДГ.НАДН при дозе 10 ПДК при сохранении
направленности выявленных изменений, характеризуется возрастанием
амплитуды колебаний концентрации ПВК и активности фермента ЛДГ.НАДН
по сравнению с таковыми при 5 ПДК, хотя, эти различия были статистически
достоверны лишь для показателей на 30 и 120 сутки.
Таблица 2 – Показатели энергетического обмена ткани почек крыс при
ингаляции ПУР в дозе 10 ПДК
Показатель
МК (нмоль/г)
ПВК (нмоль/г)
МК/ПВК
ЛДГ.НАДН (Е/г.ч)
ЛДГ.НАД (Е/г.ч)
ЛДГ.НАДН/
ЛДГ.НАД
СДГ (Е/г.ч)
МДГ (Е/г.ч)
Интактные
(Контроль)
1,55±0,15
0,32±0,06
Длительность воздействия, сутки
30
60
90
1,42±0,21
1,55±0,23
1,52±0,40
0,27±0,02
0,68±0,09*
0,20±0,02*
120
1,84±0,06
0,44±0,02
4,9±0,5
5,34±0,6
2,42±0,7*
7,58±2,14
4,15±0,15
6562±311
12210±500
4325±316*
10222±1958
3120±538*
5487±1247*
6133±425
4196±289*
2797±360*
2518±11,8*
0,54±0,03
0,42±0,03*
0,57±0,10
1,46±0,10*
1,11±0,14*
1,81±0,16
3,35±0,17
1,1±0,2*
1,7±0,1*
2,5±0,3*
3,5±0,2
1,9±0,2
3,5±0,3
1,2±0,1*
1,8±0,2*
*- достоверно по сравнению с контролем, р≤0,05
Как следует из приведенных данных, при длительной ингаляции ПУР в
дозе 10 ПДК, в целом, активность окисленной и восстановленной форм ЛДГ по
мере накопления дозы снижалась. На 60 сутки ингаляции величина индекса
МК/ПВК снизилась на 54%, затем наблюдалось резкое увеличение индекса, так
что на 90 сутки он превышал контрольные значения на 62%. Эти изменения
происходили на фоне снижения пула МК и ПВК, что может быть признаком
нарастающего угнетения интенсивности гликолитического расщепления
глюкозы. На 30 сутки отмечалось снижение активности СДГ и МДГ на 70 и
90% соответственно.
140 %
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
-100
30сут
МК
ПВК
60сут
ЛДГ.НАДН
90сут
ЛДГ.НАД
120сут
СДГ
МДГ
Рисунок 2– Динамика изменения показателей энергетического обмена
в ткани почек крыс при ингаляции ПУР в дозе 10 ПДК, %
Как и в предыдущей серии экспериментов с использованием ПУР в дозе 5
ПДК, на 60 сутки отмечалось снижение активности ЛДГ.НАДН, и это
сопровождалось накоплением ПВК. Отмеченная динамика совпадала с
активацией процессов аэробного окисления субстратов, о чем свидетельствует
возрастание активности СДГ и МДГ. Так, активность СДГ в этот период
превышала контрольные значения в 1,5 раза, однако на 90 и 120 сутки признаки
угнетающего действия ПУР усиливались, что приводило к подавлению
активности СДГ по сравнению с предыдущим периодом на 30% и вдвое.
Увеличение активности МДГ на 60 сутки было менее выраженным и достигало
лишь уровня контрольных значений, а к концу наблюдения снижалось почти в
2 раза. Воздействие ПУР в дозе 10 ПДК приводило к устойчиво нарастающему
снижению активности ЛДГ.НАД, так что на 120 сутки активность фермента
была в 4,5 раза ниже контрольных значений. При этом содержание МК вплоть
до конца наблюдения сохранялось на уровне контрольных значений, а на 120
сутки превысило контрольные значения на 15%. Динамика изменения
активности ЛДГ.НАДН характеризовалась снижением активности на 30-60
сутки эксперимента в среднем на 34 и 53% соответственно, а на 90 сутки ее
активность возрастала почти до уровня контрольных значений. Однако к концу
эксперимента активность ЛДГ.НАДН снизилась в среднем на 57%. Известно,
что изменение окислительных свойств цитоплазмы характеризует отношение
ЛДГ.НАДН/ЛДГ.НАД, которое во второй половине эксперимента было в 2-2,6
раза выше контрольных показателей. Таким образом, при ингаляции ПУР в
дозе 10 ПДК картина максимального метаболического дисбаланса, как и в
первой серии экспериментов, отмечалась на 60 сутки. В эти же сроки
наблюдалась более выраженная, чем в группе просто ингалированных
животных, активация энзимов сопряжения анаэробного и аэробного звеньев
энергетического метаболизма.
Изменение состояния биоэнергетических процессов в ткани почек
крыс при длительной ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК и применении
экстракта корня солодки. Колебания концентрационных показателей
анализируемых кислот и активности энзимов при воздействии ПУР в дозе 50
ПДК представлены в таблице 3. При ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК уже на 3
сутки в ткани почек были обнаружены признаки значительной активизации
анаэробных механизмов энергообеспечения ткани почек: интенсификация
гликолиза на фоне повышения активности ЛДГ.НАДН в 1,5 раза приводила к
накоплению в клетке МК (в 2 раза), тогда как содержание ПВК оставалось в
пределах физиологической нормы. При этом было отмечено значимое
повышение активности МДГ - в 2,6 раза выше контроля. В тоже время
активность СДГ оставалась в пределах нормальных значений (рис.3).
На 7 сутки происходило восстановление окислительных свойств
митохондрий на фоне снижения интенсивности процессов гликолиза, о чем
свидетельствует повышение активности митохондриального фермента СДГ на
20% в сравнении с контролем. При этом, несмотря на повышение уровня
активности восстановленной формы ЛДГ.НАДН в 2,5 раза выше контрольных,
содержание МК и ПВК сохранялось в пределах нормальных значений.
Таблица 3 – Динамика изменений показателей энергетического обмена ткани
почек крыс при ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК
Показатель
МК (нмоль/г)
ПВК (нмоль/г)
МК/ПВК
ЛДГ.НАДН (Е/г.ч)
ЛДГ.НАД (Е/г.ч)
ЛДГ.НАДН/
ЛДГ.НАД
СДГ (Е/г.ч)
МДГ (Е/г.ч)
Интактные
(Контроль)
1,69±0,18
0,34±0,04
Длительность воздействия, сутки
3
7
30
60
3,57±0,52*
1,69±0,31
3,08±0,41* 0,79±0,15*
0,35±0,05
0,35±0,05
0,99±0,16*
0,38±0,04
4,8±0,4
10,1±1,48*
6261±342
13227±948
9167±1317* 14848±21* 6106±1069 9953±1242*
10800±2758 14754±5724 10450±1286 16529±1657*
0,47±0,03
0,85±0,12*
1,01±0,2*
0,58±0,1
0,60±0,08
2,24±0,33
3,2±0,2
2,1±0,2
8,0±0,9*
3,0±0,1
3,4±0,4
1,2±0,2*
2,8±0,2
2,4±0,3
4,8±0,8
4,9±0,9
3,1±0,4*
2,08±0,4*
*- достоверно в сравнении с контролем, р≤0,05
220 %
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
3 сут
МК
ПВК
7 сут
ЛДГ.НАДН
30 сут
ЛДГ.НАД
60 сут
СДГ
МДГ
Рисунок 3– Динамика изменения показателей энергетического обмена
в ткани почек крыс при ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК, %
Увеличение времени экспозиции и дальнейшее накопление дозы
приводило на 30 сутки к снижению активности оксидоредуктаз. Так,
активность СДГ снизилась по сравнению с предыдущим периодом в 3 раза, что
на 55% ниже контрольных значений. Колебания активности МДГ оставались в
пределах нормальных значений. Значительное накопление пула МК и ПВК на
фоне нормальных показателей активности ЛДГ.НАДН и ЛДГ.НАД
свидетельствует о значимом повышении активности процессов гликолиза, что
может рассматриваться как адаптивная реакция на снижение интенсивности
аэробных реакций энергетического обмена. Вероятной причиной накопления
ПВК в данной ситуации может быть нарушение процессов окислительного
декарбоксилирования ПВК пируватдегдрогеназным комплексом, что, с учетом
снижения активности СДГ, может быть признаком дестабилизации мембран
митохондрий.
К концу эксперимента - на 60 сутки - несмотря на удвоение накопленной
дозы,
отмечалась тенденция нормализации показателей энергетического
обмена. По сравнению с предыдущим периодом, активность МДГ увеличилась
в 1,7 раза, активность СДГ - в 2,4 раза, ЛДГ.НАДН и ЛДГ.НАД – в 1,6 раза.
Следовательно, активность всех анализируемых ферментов на 60 сутки
превышала контрольные значения в 1,1-1,5 раза. При этом содержание МК
снизилось более чем в 2 раза по сравнению с контролем, тогда как содержание
ПВК оставалось повышенным на 23%. Таким образом, на 60 сутки
ингаляционного воздействия ПУР в дозе 50 ПДК в ткани почек разворачивается
вторая волна адаптивного повышения интенсивности как анаэробных, так и
аэробных компонентов энергетического обмена.
В отдельной группе животных была проведена оценка возможности
коррекции влияния ПУР на состояние энергетического обмена с помощью
водного экстракта корня солодки (таблица 4).
Таблица 4 – Показатели энергетического обмена ткани почек крыс при
ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК и применении экстракта корня солодки
Показатель
МК (нмоль/г)
ПВК (нмоль/г)
МК/ПВК
ЛДГ.НАДН (Е/г.ч)
ЛДГ.НАД (Е/г.ч)
ЛДГ.НАДН/
ЛДГ.НАД
СДГ (Е/г.ч)
МДГ (Е/г.ч)
Интактные
(Контроль)
1,69±0,18
0,34±0,04
3
3,35±0,59*
0,46±0,06
Длительность воздействия, сутки
7
30
60
1,29±0,16
1,57±0,33** 0,93±0,25*
0,75±0,08*/** 0,71±0,06*
0,38±0,04
4,8±0,4
6,78±0,88*
1,72±0,21*/**
2,20±0,47*
6261±342
13227±948
7558±1728
12293±1241
7989±1566**
15292±819
7532±1871
7747±704
15063±1699 12575±464**
0,47±0,03
0,61±0,14
0,52±0,1
0,50±0,12
0,62±0,06
2,24±0,33
3,2±0,2
3,0±0,1**
11,1±0,8*/**
1,3±0,1*/**
1,9±0,1*/**
1,7±0,1**
3,3±0,2
0,6±0,2*/**
8,7±0,2*/**
2,45±0,65*
*- достоверно в сравнении с контролем, р≤0,05
*- достоверно в сравнении с ПУР, р≤0,05
При ежедневном пероральном введении экстракта корня солодки в дозе
100мг/кг в период затравки и за 2 недели до ее начала наблюдалось уменьшение
содержания МК во все сроки исследования (рис.5). Данный эффект был
особенно выражен на 30 сутки, когда значение МК снизилось до уровня
контроля, что было в 2 раза меньше, чем в группе просто ингалированных
животных. В отношении ПВК отмечен корригирующий эффект экстракта корня
солодки: в группе животных, получавших препарат, содержание метаболита в
ранние сроки (3-7 сутки) было выше, чем у животных, подвергавшихся
воздействию ПУР без препарата. В то же время отмечено, что на 30 сутки, под
воздействием экстракта корня солодки происходило снижение повышенного
содержания ПВК в среднем на 40%. В результате, индекс МК/ПВК в первые 37 суток снизился более чем в 2 раза, тогда как в последующие сроки изменения
были менее значимы.
220 %
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
МК
3сут
7сут
30сут
60сут
МК/ПВК
ПВК
3сут
7сут
ПУР
30сут
60сут
3сут
7сут
30сут
60сут
ПУР+сол
Рисунок 4– Динамика изменения содержания МК и ПВК в ткани почек крыс
при ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК и применении экстракта корня солодки, %
160 %
ЛДГ.НАДН
ЛДГ.НАДН/ЛДГ.НАД
ЛДГ.НАД
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
3сут
7сут
30сут
60сут
3сут
7сут
ПУР
30сут
60сут
3сут
7сут
30сут
60сут
ПУР+сол
Рисунок 5– Динамика изменения активности ЛДГ в ткани почек крыс при
ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК и применении экстракта корня солодки, %
Положительный эффект экстракта корня солодки на окислительновосстановительный потенциал клетки заключался к нормализации активности
обеих форм ЛДГ (рис.5), что проявлялось снижением амплитуды колебаний и
выравниванием кривой, отражающей динамику изменения активности энзимов.
В целом, динамика изменения конечных продуктов гликолиза и активности
ЛДГ, катализирующей их взаимопревращение, при применении экстракта
корня солодки может рассматриваться как проявление корригирующего
эффекта препарата на конечные процессы гликолиза.
Активность СДГ в условиях применения экстракта корня солодки
изменялась неоднозначно, характерна противоположная направленность
изменения активности фермента по сравнению с предыдущей группой
(ингаляция ПУР в дозе 50 ПДК). Однако в целом, можно говорить о тенденции
снижения активности фермента, о чем свидетельствуют линии тренда на
рисунке 6.
260 %
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
МДГ
СДГ
R² = 1
R² = 1
3сут
7сут
30сут
60сут
3сут
7сут
ПУР
30сут
60сут
ПУР+сол
Рисунок 6– Динамика изменения активности СДГ и МДГ в ткани почек крыс
при ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК и применении экстракта корня солодки, %
Изменение активности МДГ позволяет предположить стимулирующий
эффект фитопрепарата в отношении данного фермента. В периоды повышенной
активности МДГ (на 3 и 60 сутки) в условиях применения экстракта корня
солодки происходило увеличение активности фермента в 1,5 и более раз.
Исключение составили данные, полученные на 7 сутки ингаляции, когда
наблюдалось снижение активности фермента на 41-44% в сравнении с
контролем и группой просто ингалированных животных.
Сравнительный анализ дозо-временных нарушений конечных
процессов гликолиза и активности энзимов энергетического обмена в
ткани почек крыс при ингаляции ПУР в разных дозах. Динамика изменения
анализируемых метаболитов и энзимов при ингаляции ПУР в разных дозах
представлена на рисунке 7. При ингаляционном воздействии ПУР повышение
содержания МК при дозах 5 и 50 ПДК в 2 раза происходило на 30 сутки. В
группе животных ингалированных в дозе 50 ПДК отмечено повышенное
значение МК уже на 3 сутки. В группе животных получавших препарат солодки
характер изменения МК сохранялся, однако, четко прослеживается, что уже в
ранние сроки – на 3 сутки экстракт корня солодки оказывал корригирующее
действие с тенденцией уменьшения в ткани почек содержания МК на 6%.
Препарат снижал содержание МК на 7 и 30 сутки на 24% и вдвое, в целом,
поддерживая в ткани почек нормальное значение метаболита. Наибольший
интерес представляет динамика ПВК, содержание которой при применении
экстракта корня солодки уже на 3 сутки возросло на 31%, а на 7-30 сутки в 2
раза.
260 %
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
МК
3сут
7сут
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
30сут 60сут 90сут 120сут
ЛДГ.НАДН
3сут
7сут
СДГ
7сут
5 ПДК
30сут 60сут 90сут 120сут
10 ПДК
ПВК
3сут
7сут
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
30сут 60сут 90сут 120сут
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
3сут
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
30сут 60сут 90сут 120сут
ЛДГ.НАД
3сут
7сут
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
30сут 60сут 90сут 120сут
МДГ
3сут
7сут
50 ПДК
30сут 60сут 90сут 120сут
50 ПДК+сол
Рисунок 7– Динамика изменения показателей энергетического обмена при
длительной ингаляции ПУР в дозах 5-10-50 ПДК и применении экстракта корня
солодки, %
Таким образом, экстракт корня солодки избирательно снижает в ткани
почек крыс признаки развивающегося ацидоза, способствует более раннему
увеличению содержания ПВК – предтерминального продукта гликолиза,
усиливая (или сохраняя) анаболическую направленность конечных процессов
гликолиза. Известно, что метаболическая значимость накопления пирувата
характеризуется повышением потенциальных возможностей включения
пирувата в анаболические процессы. В целом, анализируя динамику изменения
содержания продуктов и признаки выраженного подавления активности
восстановленной и окисленной форм ЛДГ следует отметить, что в отдаленные
сроки ингаляционного воздействия ПУР в разных дозах в ткани почек
выраженного накопления лактата не происходит и это сочетается с угнетением
активности ЛДГ.НАД. Пик активации гликолиза с более высокими значениями
суммарной продукции в дозе 50 ПДК наблюдается на 30 сутки воздействия
ПУР, тогда как при дозах 5-10 ПДК эта реакция отмечается на 60 сутки.
Как было отмечено ранее, повышенное накопление ПВК может быть
признаком адаптивно-компенсаторной реакции клеток почек, проявляющейся
интенсификацией гликолиза в условиях снижения окислительных процессов в
митохондриальном
матриксе
и
подавления
активности
пируватдегидрогеназного комплекса. Однако, эта реакция перемежается
периодами повышения активности ферментов, обеспечивающих перенос
восстановительных эквивалентов из цитоплазмы в матрикс митохондрий, а
также, в меньшей степени, ферментов дыхательной цепи, что приводит к
снижению пула конечных метаболитов гликолиза, а, возможно, и к
торможению гликолиза в результате восстановления концентрации АТФ.
Экстракт корня солодки снижает глубину перепадов метаболических реакций, в
целом, проявляя нормализующий, корригирующий эффект.
Воздействие ПУР на окислительно-восстановительный потенциал клеток
проявляется фазовыми колебаниями активности реакций переноса
восстановительных эквивалентов через мембраны митохондрий. Наиболее
выражен данный эффект при дозе 50 ПДК. Так, если при воздействии ПУР в
дозах 5-10 ПДК, в целом, значения активности ЛДГ.НАДН во все сроки
наблюдения были ниже контрольных и отмечались волнообразные колебания
активности с максимумом на уровне контроля. При увеличении дозы ПУР до 50
ПДК активность ЛДГ.НАДН, в целом, была выше контрольных, с периодами
повышения активности до уровня в 2 и более раза превышающего
контрольные. Колебания активности энзима соответствуют изменениям
содержания ПВК и отражают интенсивность реакций гликолиза. Более высокий
уровень фермента при 50 ПДК может быть признаком нарушения механизма
переноса восстановительных эквивалентов в митохондрии. Колебания
активности ЛДГ.НАД менее выражены. Характерно нарастающее угнетение
активности фермента с увеличением накопленной дозы при воздействии ПУР в
дозах 5-10 ПДК. Увеличение дозы в 10 раз (50 ПДК) приводило к повышению
общей активности фермента до уровня контрольных значений, что может быть
связано с более высокой интенсивностью реакций гликолиза в данной группе.
Экстракт корня солодки оказывал нормализующее действие на активность
обеих форм ЛДГ.
Влияние ПУР на активность СДГ характеризовалось подавляющим
действием: выявлено волнообразное изменение активности фермента с
максимальными значениями при дозах 5-10 ПДК на 60 сутки. При этом,
удвоение дозы ПУР (до 10 ПДК) приводило к увеличению амплитуды
колебаний активности СДГ, и на 60 сутки обсуждаемый показатель был выше
соответствующего значения при 5 ПДК в 2 раза. При дозе 50 ПДК характер
изменения активности СДГ сохранялся, повышение активности фермента
обнаружено на 7 сутки и 60 сутки ингаляции.
Наиболее выражены дозо-зависимые изменения активности МДГ.
Последовательное увеличение дозы сопровождалось адаптивным увеличением
общей активности фермента. При дозах 5-10 ПДК значения активности
фермента были в целом ниже нормы, а в периоды максимальных сдвигов
достигали лишь контрольных значений. Увеличение дозы до 50 ПДК
приводило к компенсаторной реакции повышения активности фермента в
течение первых 3 суток до уровня, в 2,6 раза превышающих контрольные
значения. Экстракт корня солодки повышает этот показатель еще на 1 единицу.
В дальнейшем угнетение активности, наблюдаемое на 7-30 сутки воздействия,
сменялось второй волной повышения активности фермента на 60 сутки
ингаляционного воздействия.
Таким образом, ингаляционное воздействие ПУР сопровождается
нарушением процессов окислительного фосфорилирования субстратов в
митохондриях, что вызывает активизацию адаптивно-компенсаторных реакций
со стороны цитоплазматических анаэробных механизмов энергообеспечения
клетки, а также приводит к стимуляции реакций переноса восстановительных
эквивалентов на дыхательную цепь. В основе нарушения митохондриальных
реакций может быть дестабилизация мембран, вызванная комплексом
радиационно-токсических факторов урана. Экстракт корня солодки
нормализует реакции гликолитического этапа энергетического обмена и
стимулирует активность МДГ. При этом, отмечено отсутствие эффекта
экстракта корня солодки на активность СДГ. Складывается впечатление, что по
продуктам и энзимам гликолиза эффект корригирующего действия ЭКС при
дозе 50 ПДК на 60 сутки нивелируется, что предполагает необходимость
увеличения дозы препарата или изменения режима его введения.
ВЫВОДЫ
1. Дозо-временные закономерности нарушения энергетического обмена в
ткани почек крыс при длительном ингаляционном воздействии промышленной
пыли урановой руды характеризуются угнетением субстратного потока в цикле
трикарбоновых кислот. Как проявление ранней адаптивной реакции на
повреждающее действие ПУР происходит стимуляция анаэробных реакций
гликолиза, которые в последующем сменяются активацией механизмов
сопряжения
цитоплазматических
и
митохондриальных
реакций
энергообеспечения.
2. Радиотоксическое действие пыли урановой руды в дозе 5 ПДК
обнаруживается в ранние сроки и характеризуется нарастающим угнетением
активности окисленной и восстановленной форм лактатдегидрогеназы, а также
сукцинат- и малатдегидрогеназ, двухкратным увеличением содержания лактата
и уменьшением пирувата на 35%. Удвоение времени экспозиции приводит к
усилению дисбаланса биоэнергетических процессов в ткани почек, которое
проявляется адаптивным увеличением содержания ПВК в 2,2 раза на фоне
сниженной активности ЛДГ, СДГ и МДГ. Дальнейшее увеличение дозы
сопровждается увеличением отношения МК/ПВК при низких абсолютных
значениях метаболитов.
3. При удвоении дозы ПУР картина метаболического дисбаланса на 60
сутки усиливается, что совпадает с уменьшением в ткани почек содержания МК
и более чем двухкратным увеличением ПВК, а также снижением по сравнению
с 5 ПДК активности ЛДГ.НАД в 3 раза. При этом активность СДГ возрастает на
40%, а МДГ восстанавливается до контрольных значений.
4. При ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК признаки метаболического
дисбаланса проявляются в более ранние сроки - на 30 сутки и характеризуются
усилением процессов гликолиза с увеличением содержания МК и ПВК – 2-3
раза и угнетением активности СДГ вдвое. Развитию метаболического
дисбаланса предшествует ранняя активация МДГ в 1,5 раза, повышение
активности СДГ на 40%, и ЛДГ.НАДН в 1,5 раза.
5. Водный экстракт корня солодки при пероральном введении в дозе 100
мг/кг оказывает корригирующий эффект на конечные процессы гликолиза,
нормализует содержание МК, сохраняет повышенное содержание ПВК и
оказывает стимулирующее действие на активность МДГ с увеличением ее
показателей в 1,5-2 раза.
Практические рекомендации
1. При разработке планов профилактических мероприятий для работников
уранодобывающей промышленности и населения прилегающих территорий
рекомендуется
учитывать
критерий
метаболических
нарушений
энергетического обмена.
2. В целях профилактики токсического действия компонентов пыли
урановой руды для профессиональных работников рекомендуется использовать
водный экстракт корня солодки.
3. Полученные результаты дополняют и расширяют теоретические
представления о биологическом действии малых доз ионизирующего излучения
на метаболизм тканей организма, рекомендуется использовать их в качестве
учебного материала при преподавании курса радиобиологии.
Список научных работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Мустафина Р.Х., Джакенова А.С., Бекенова Ж.М., Калибекова А.Д.,
Джумашева Р.Т., Сарсенова Л.К., Казымбет П.К. Влияние малых доз радиации
на состояние биоэнергетических процессов в ткани печени и организма при
ингаляции пыли урановой руды//Российский журнал гастроэнтерологии,
гепатологии, колопроктологии, Материалы Четырнадцатой
Российской
гастроэнтерологической недели, 2008, №5, Т.18, с.87.
2. Сарсенова Л.К. Влияние ингаляции пыли урановой руды в дозе 5 ПДК
на активность энзимов цикла Кребса в тканях почек крыс// Материалы
международной научно-практической конференции «Унифицированное
обеспечение качества и модернизация клинической лабораторной
диагностики», г.Алматы, 2008 , С.118-119
3. R.Mustafina, Zh.Bekenova, A.Dzhakenova, R.Dzhumasheva, A.Kalibekova,
L.Sarsenova, P.Kazimbet Substratum-enzyme relationship of biopower processes in
estimation of dozes dependences in long influence of small dozes of radiotoxic
factors// Abstract book of 2-nd Asian Congress of Radiation Research. Coex.- Seoul.2009.-P.137
4. Р.Х.Мустафина, А.С. Джакенова, Ж.М. Бекенова, Сарсенова Л.К.,
А.Д.Калибекова, Р.Т.Джумашева, П.К.Казымбет
Исследование субстратэнзимных взаимоотношении процессов цикла Кребса в тканях печени и
организма крыс при ингаляции пыли урановой руды в дозе 10 ПДК// Рос.
журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии, Материалы 14 Рос.
конф. «Гепатология сегодня», 2009, №1, т.19, С. 253
5. R.Kh.Mustafina,
L.Sarsenova,
A.S.Dzhakenova,
S.M.Shaikhin,
P.K.Kazymbet Corrective effects of lacryc radices roots extract on activity of
bioenergetics system enzymes in rat organism tissues under influence of uranium ore
dust //International conference on Radiation, Environment and Health, Nehru Gram
Bharati University, Allahabad, India, 2010,
6. L.Sarsenova, Mustafina R. Effect of long-term inhalation of uranium dust on
balance of certain metabolites and enzimes of Krebs Cycle on rat kidney tissues//
Medical-biological and radio-ecological problems on uranium- and oil-producing
regions. IV Intern. Theoretical and Practical Conf. mater., Astana, 2010, P.37
7. R.Mustafina, J.Векenova, A.Dzhakenova, L.Sarsenova, R.Dzhumasheva,
S.Shaikhin, P.Kazymbet Substrate-enzyme characteristics after derangements of
biological combustion processes. Estimations of organism’s long-term exposure to
uranium ore dust// Medical-biological and radio-ecological problems on uraniumand oil-producing regions. IV Intern. Theoretical and Practical Conf. mater., Astana,
2010, P.23
8. Сарсенова Л.К. Динамика изменения активности ЛДГ в ткани почек
крыс при длительной ингаляции пыли урановой руды в дозе 5 ПДК и
применении экстракта корня солодки// Материалы республиканской научнопрактической конференции «Экология промышленного региона и здоровье
населения», Караганда, 2010, с. 300-302
9. Мустафина Р.Х., Сарсенова Л.К., Бахтин М.М., Казымбет П.К.
Влияние длительной ингаляции пыли урановой руды в сверхмалых дозах на
соотношение конечных продуктов гликолиза в ткани почек крыс при
применении экстракта корня солодки//Материалы республиканской научнопрактической конференции «Экология промышленного региона и здоровье
населения», Караганда, 2010, с.266-268
10. Мустафина Р.Х., Сарсенова Л.К., Бахтин М.М., Казымбет П.К.
Динамика конечных продуктов гликолиза в ткани почек крыс при ингаляции
урановой пыли в дозе 10 ПДК и при применении экстракта корня
солодки//Гигиена, эпидемиология және иммунология. 2010, №4 (46), С.17-20
11. Сарсенова Л.К. Влияние длительной ингаляции пыли урановой руды
на активность лактатдегидрогеназы в ткани почек крыс//Здоровье и болезнь.
2010, №8 (93), С.120-124
12. Сарсенова Л.К. Влияние экстракта корня солодки на субстратэнзимные характеристики конечных процессов гликолиза в ткани почек крыс в
условиях длительной ингаляции пыли урановой руды Ізденістер, нәтижелер –
Исследования, результаты, Алматы, 2010, №4, с.155-162
ТҰЖЫРЫМ
Сарсенова Лаззат Кадиргалиевна
Уран кені шаңымен ұзақ уақыт ингаляциялау және мия сығындысын
қолдану барысында егеуқұйрықтардың бүйрек ұлпасындағы энергия
алмасу ерекшеліктері.
03.00.01 – радиобиология
биология ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін
дайындалған диссертацияның авторефераты
Диссертациялық жұмыс қазіргі радиобиологияның өзекті мәселесі –
егеуқұйрықтардың бүйрек ұлпасына уран кені шаңының созылмалы түрде әсер
ету салдарларын және мия тамыры сығындысының әсерін зерттеуге арналған.
Зерттеу мақсаты - ұзақ уақыт өндірістік уран кені шаңымен ингаляциялау
кезіндегі егеуқұйрықтардың бүйрек ұлпасындағы энергия алмасуының
ерекшеліктерін екшелеу және мия сығындысының коррекциялық әсерінің
нәтижелігін бағалау.
Тәжірибелер салмағы 120-150 грамм тексiз, ақ егеуқұйрықтарға жүргізілді.
Жануарларды уран кені шаңымен (УКШ) ингаляциялау жұмысы УИЗ-1 құралы
арқылы аптасына 5 рет 4 сағат бойы жүргізілді. Тәжірибелік зерттеудің 1 және
2 серияларында жануарларға ингаляция 120 тәулік бойы 5 және 10 рұқсат
етілетін шамадағы (РЕШ) дозада, 3 сериясында 50 рұқсат етілетін
шамасындағы дозада жүргізілді. УКШ биологиялық әсерін зерттеу жұмыстары
алғашқы екі серияда 30, 60, 90 және 120 тәуліктерде, үшінші серияда - 3,7,30
және 60 тәуліктерде іске асырылды. Бүйрек ұлпасында энзимдік әдіс арқылы
гликолиздың ақырғы өнімдері - сүт (СҚ) және пирожүзім қышқылдары (ПЖҚ),
сонымен қатар НАДН- және НАД-байланысқан лактат-, сукцинат- және
малатдегидрогеназа (НАДН-ЛДГ, НАД-ЛДГ, СДГ және МДГ) белсенділіктері
анықталды. Ұзақ уақыт өндірістік УКШ егеуқұйрықтарды ингаляциялау кезінде
оның бүйрек ұлпасындағы энергия алмасу өзгерістерінің доза-уақыт
заңдылықтары анаэробтық процестердің күшейіп, тотығу метаболизмінің
төмендеуімен ерекшеленеді. 5 РЕШ дозадағы УКШ радиотоксиндік әсері ерте
уақытта байқалып, ЛДГ тотыққан және тотықсыданған формаларының
белсенділігінің үдемелі төмендеуімен ерекшеленеді, ол СҚ 2 есе көбейіп, ПЖҚ
35%-ке азаюымен сипатталады. УКШ дозасын 2 есе арттырғанда метаболизмдік
дисбаланс көрінісі 60-шы тәулікте күшейіп бүйрек тініндегі СҚ-ның азаюы
және де ПЖҚ-ның екі есе артуы, алғашқы топпен салыстырғанда НАД-ЛДГ
белсенділігінің 3 есе төмендеуімен қатар жүреді. Осыған байланысты СДГ
белсенділігі 40%-ға өседі, ал МДГ бақылау мәніне дейін қалпына келеді. 50
РЕШ дозада уран кені шаңымен ингаляциялау барысында метаболизмдік
дисбаланс көріністері мейлінше ерте мерзімде 30-шы тәулікте көрінеді және СҚ
мен ПЖҚ-ның 2-3 есе жоғарылауымен, гликолиз процесінің күшеюімен және
СДГ белсенділігінің 2 есе төмендеуімен сипатталады. Мия тамырының
сығындысын 100 мг/кг дозада пероралдьді енгізу арқылы гликолиздің соңғы
процесіне
коррекциялық
нәтиже
көріністері
анықталған,
СҚ
қалыптандырылып,
ПЖҚ-ның
жоғарылығы
сақталады
және
МДГ
белсенділігіне ынталандырушы әсер етіп оның көрсеткішін 1,5-2 есе
жоғарылатады.
Summary
Sarsenova Lazzat Kadirgalievna
Radiobiological effects of uranium ore industrial dust on the state of rat lung
tissue breathe by applying of lacryc radices root extract
Abstract of candidate’s thesis on medical science
on specialty 03.00.01 – Radiobiology
The work is devoted to topical problem of modern radiobiology – to study the
chronic influence of uranium ore dust on the rat kidney tissue and to search for the
corrective effects of lacryc radices root extract.
Goal of the research – To reveal features of the energy metabolism in a kidneys
tissue of rats at long inhalation of an industrial uranium ore dust and to estimate
efficiency of corrective effect of lacryc radices root extract.
Experiments were carried out on 120-150 g weight outbreed white male rats.
Inhalation by uranium ore dust (UOD) carried out with UIZ-1 apparatus 4 hours per
day 5 days in a week. Three series of experimental studies were conducted. In the 1
and 2 series inhalation were underwent during 120 days by doses in 5 and 10
maximum permissible concentration (MPC), in 3-d series for a 60 days by doze in 50
MPC. Biological effects of UOD in 1-2 series on the 30-, 60-, 90- and 120-th days, in
the 3-d series - on the 3-, 7-, 30-, and 60-th days were estimated. In rat kidneys tissue
the content of glycolysis final products: lactate (LA) and pyruvic (PA) acids as well
as activity of NADH-lactate, NAD-lactate, succinate-, and malate dehydrogenases
(NADH-LDH, NAD-LDH, SDH, and MDH) were estimated via enzymatic method.
Doze-time laws of infringement of energy metabolism in rats kidney tissue at long
inhalation of industrial uranium ore dust are characterized by early strengthening of
aerobic processes and inhibition of an oxidizing metabolism. Radio toxic effect of
uranium ore dust in 5 MPC dose is shown in early terms and characterized by
accruing inhibition of activity of the oxidized and reduced forms of LDH, and by
twofold increase in the maintenance of LA and decrease of PA on 35 %. At doubling
dose of UOD the picture of a metabolic disbalance at 60-th day became stronger that
coincides with decrease in a kidneys tissue of LA and more than twofold increase of
PA, 3 times decrease of NAD-LDH in comparison with 5 MPC doze. Thus SDH
activity increases on 40 %, and MDH is reduced to control values. At uranium ore
dust inhalation in 50 MPC dose signs of the metabolic disbalance are shown in earlier
terms - for 30-d day and characterized by strengthening of glycolysis with 2-3 times
increase of lactate and pyruvate and twofold inhibition of SDH activity. The lacryc
radices root extract at oral introduction in a dose of 100 mg/kg shows corrective
effect on final processes of glycolysis, normalizes maintenance of LA, keeps raised
maintenance of PA and has stimulating effect on MDH activity with increase its
activity in 1,5-2 times.