Під час аналізу функціональних властивостей гемоглобіну методом побудови кривих дисоціації оксигемоглобіну визначено, що показник напівнасичення гемоглобіну киснем (Р50) поступово зменшується протягом експериментального періоду. Істотне зниження цього показника виявляється у тварин на 3-тю добу досліджень у порівнянні з контролем (р<0,05). Отримані дані свідчать про те, що гемоглобін щурів, яким вводили ацетат свинцю, характеризується більшою спорідненістю до кисню.
Результати досліджень показують, що під впливом ацетату свинцю не лише пригнічуються процеси утворення еритроїдних клітин, але й зменшується киснева ємність крові та здатність еритроцитів до транспорту кисню. Це підтверджує зниження концентрації гемоглобіну та зменшення показника Р50 у тварин, інтоксикованих ацетатом свинцю. Очевидно, що підвищення спорідненості гемоглобіну до кисню є компенсаторною реакцією організму на зменшення концентрації кисень-транспортного білка в крові внаслідок пригнічення процесів його синтезу. Однак відомо, що такий ефект за умов нормального рО2 призводить до зменшення інтенсивності вивільнення кисню у тканинах. Це може зумовлювати розвиток тканинної гіпоксії та сповільнення оксидативних процесів у клітинах, поглиблюючи шкідливі наслідки гострої інтоксикації організму катіонами Pb2+.
Вплив іонів свинцю на процеси метаболізму в еритроцитах тварин
Як відомо, основна функція еритроцитів крові – здатність до транспорту кисню значною мірою визначається взаємодією молекул гемоглобіну з внутрішньоклітинними фосфатами – продуктами енергетичного обміну еритроїдних клітин. Особлива роль у регуляції кисень-транспортної функції гемоглобіну належить 2,3-дифосфогліцерату (2,3-DPG), який є специфічним для еритроцитів ссавців продуктом гліколізу і має здатність, зв'язуючись із гемопротеїном, алостерично знижувати його спорідненість із молекулами кисню (BeneschR., BeneschR.E., 1967; ChanutinA., CurnishE., 1967; RapoportG.etal., 1992; FronticelliC.etal., 1995; MulquineyP.J., KuchelP.W., 1997).
Результати досліджень свідчать про те, що під впливом катіонів свинцю інтенсивність нагромадження в еритроцитах лактату істотно не змінюється, тоді як концентрація 2,3-дифосфогліцерату значно зменшується на 3-тю добу експерименту (р<0,05). Очевидно, зменшення вмісту 2,3-DPG, який є алостеричним регулятором функціональної активності гемоглобіну, відіграє важливу роль у підвищенні спорідненості гемоглобіну з киснем, яке спостерігається у тварин після введення іонів свинцю.
Визначені зміни виявляються водночас зі змінами активності ферментів, що каталізують загальний рівень перетворення субстратів у процесах гліколізу і 2,3-дифосфогліцератного шунта. Зокрема, на 3-тю добу після введення ацетату свинцю (група Д2) в еритроцитах тварин істотно зменшується активність піруваткінази, а на 3-тю і 10-ту доби (групи Д2, Д3) – глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (р<0,05–0,01). Цей ефект свідчитьпро те, що порушення енергетичних процесіву еритроцитах тварин, яким вводили ацетат свинцю, відбуваються на початкових стадіях гліколізу. Можливим є й пригнічення процесів перетворення субстрату на рівні реакції, яка каталізується 2,3-бісфосфогліцеромутазою і безпосередньо регулює процес утворення 2,3-DPG.
Слід зазначити, що на 10-ту добу експерименту активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроцитах тварин, яким вводили ацетат свинцю, все ще низька, незважаючи на те, що активність каталізаторів кінцевих стадій гліколізу (піруваткіназа, лактатдегідрогеназа) нормалізується.
Вплив іонів свинцю на функціональну активність антиоксидантної системи в еритроцитах тварин
Як відомо, кисень-транспортна функція еритроцитів значною мірою залежить від стабільності їхніх мембран (MulquineyP.J., KuchelP.W., 1997; Sherman I.W. etal., 2004). Порушення у функціонуванні мембран можуть відбуватись унаслідок інтенсифікації процесів утворення активних форм кисню (АФК) та збільшення вмісту в клітинах продуктів пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) під впливом стресових чинників, до яких належать, зокрема, й іони важких металів (Adonaylo V.N., Oteiza P.I., 1999; KasperczykS.etal., 2004; Farmand F.etal., 2005).
Результати досліджень вказують на те, що в еритроцитах щурів, яким вводили ацетат свинцю, істотно збільшується вміст продуктів ПОЛ – гідропероксидів ліпідів і малонового діальдегіду. Особливо виразно цей ефект виявляється в початковому періоді експерименту – у тварин груп Д1 і Д2. Вміст МДА зростає в 1,6 разу, а гідроперекисів ліпідів – майже вдвічі на 3-тю добу після введення тваринам токсиканта. На 10-ту добу після введення ацетату свинцю вміст досліджуваних сполук все ще підвищений: вміст МДА – на 31,6 % (р<0,05), гідроперекисів ліпідів – на 78,3 % (p<0,01) порівняно з таким у тварин контрольної групи.
Важливу роль у захисті клітин від продуктів ПОЛ мають ферменти-антиоксиданти: супероксиддисмутаза, глутатіонпероксидаза, глутатіонредуктаза (FridovichI., 1995; Янковский О.Ю., 2000). Результати досліджень показують, що активність супероксиддисмутази, яка є першою ланкою у механізмах захисту клітини від шкідливої дії активних форм молекул кисню, зменшується на 3-тю і 10-ту добу після введення тваринам ацетату свинцю (p<0,01-0,05). Активність глутатіонпероксидази в клітинах знижується на 3-тю добу експерименту (р<0,05) і наближається до контрольних значень упродовж подальшого періоду досліджень, a глутатіонредуктази – не змінюється впродовж перших 3 діб, однак зменшується в 1,7 разу (р<0,05) на 10-ту добу після введення тваринам ацетату свинцю.
Вплив ацетату свинцю на активність ферментів енергетичного обміну,стан процесів ПОЛ і антиоксидантної системи в лімфоцитах щурів
Отримані результати свідчать про те, що після введення щурам ацетату свинцю змінюється активність досліджуваних ферментів у лімфоцитах крові. Незважаючи на те, що активність ферментів гліколізу загалом характеризується подібною динамікою в обох типах досліджуваних клітин (лімфоцити, еритроцити), метаболічні ефекти гострої інтоксикації організму ацетатом свинцю в лімфоцитах характеризуються певними особливостями порівняно з еритроцитами піддослідних щурів (Рис. 1).
Характерні зміни виявляються насамперед у піруваткіназній активності, яка в цих клітинах істотно зменшується на 3-тю і 10-ту добу експерименту відповідно в 1,48 і 1,24 разу (p<0,01–0,05). Це свідчить про зменшення інтенсивності перетворення моносахаридів прямим гліколітичним шляхом і водночас про пригнічення процесів утилізації пірувату, одного з попередників ацетил-КоА, в циклі трикарбонових кислот у лімфоцитах, як і в інших ядровмісних клітинах.
Рис. 1. Динаміка активності ферментів гліколізу в еритроцитах і лімфоцитах щурів, яким вводили ацетат свинцю.
Що стосується реакції, каталізованої лактатдегідрогеназою, то після вірогідного пригнічення на 3-тю добу (p<0,05) активність завершальної стадії гліколізу у лімфоцитах нормалізується під час подальших досліджень.
Динаміка активності ферментів гліколізу в лімфоцитах щурів дослідних груп супроводжується змінами активності NADP-залежних дегідрогеназ. Зокрема, визначено зменшення активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази на 1-шу і 3-тю доби експерименту (p<0,01-0,05) і NADP-залежної ізоцитратдегідрогенази на 3-тю і 10-ту добу (p<0,05) в лімфоцитах щурів дослідних груп. Отримані результати свідчать про те, що, незважаючи на глибинні зміни активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в еритроцитах, ферментна активність у лімфоцитах інтоксикованих ацетатом свинцю щурів пригнічується впродовж більш раннього терміну в порівняно з еритроцитами піддослідних тварин.
Уже зазначалось, однa з важливих ланок у механізмах дії катіонів Pb2+ – стимуляція процесів ПОЛ та розвитку оксидативного стресу в клітинах низки органів і тканин (AdonayloV.N., OteizaP.I., 1999; KangJ.K. etal., 2004; SivaprasadR. etal., 2004; ZhangJ.etal., 2004). У клітинах системи лімфопоезу можливість прояву прооксидантних ефектів свинцю повністю не вивчена.
Результати досліджень вмісту продуктів ПОЛ у лімфоцитах крові щурів, інтоксикованих ацетатом свинцю, свідчать про вплив катіонів Pb2+ на цей процес у досліджуваних клітинах. Упродовж перших трьох діб концентрація малонового діальдегіду і гідропероксидів ліпідів зростала відповідно на 53% і 44% (Рис. 2). Проте на 10-ту добу після введення токсиканта концентрації досліджуваних продуктів ПОЛ нормалізувались.
Рис. 2. Вміст продуктів ПОЛ у лімфоцитах щурів, яким вводили Pb(CH3COO)2.
Згідно з отриманими результатами, після введення ацетату свинцю активність супероксиддисмутази в лімфоцитах щурів зменшується на 20,1–23,3% (р<0,05). Водночас привертає увагу відсутність впливу катіонів свинцю на один із найважливіших ферментів антиоксидантної системи – глутатіонпероксидазу. На відміну від інгібуючого впливу на фермент еритроцитів, у глутатіонпероксидазній активності лімфоцитів не виявлено характерного пригнічення на 3-тю добу експерименту.Що стосується глутатіонредуктази, то згідно з отриманими результатами, істотне пригнічення активності ферменту виявляється на 3-тю добу експерименту(р<0,05).
Отримані результати дають підстави вважати, що стабільний рівень і тенденція до підвищення глутатіонпероксидазної активності може відігравати компенсаторну роль у токсикованих свинцем лімфоцитах за умов пригнічення супероксиддисмутази. Це може зумовлюватись низкою особливостей у метаболізмі лімфоїдних клітин, зокрема, інтенсивним метаболізмом глутамінової кислоти (CostaRosaL.F.B.P. etal., 1991; Boya Р.etal., 1999; UmanskyV.etal., 2000).
Вплив вітаміну Е на процеси ПОЛ та активність ферментів антиоксидантної системи в клітинах крові щурів, інтоксикованих ацетатом свинцю
Вітамін Е застосовується для профілактики та корекції багатьох патологічних станів, в основі яких лежить оксидативний стрес (RobinsonI.etal., 2006; DietrichM. etal., 2006; CerecettoH., LopezG.V., 2007).У наших дослідженнях установлено, що у щурів, яким вводили вітамін Е на тлі токсикації катіонами Pb2+, оксидативний стрес виявляється менш виразно. Про це свідчить менший вміст продуктів ПОЛ у клітинах крові (еритроцити, лімфоцити) на 3-тю добу і нормалізація цих показників на завершальній стадії експерименту (Рис. 3).