| Органи | Магній | Кальцій | ||
| інтактні | отруєні | інтактні | отруєні | |
| М’язи | 5,14 ± 0,47 | 3,00 ± 0,29* | 0,31 ± 0,01 | 0,64 ± 0,03* |
| Печінка | 0,42 ± 0,02 | 1,10 ± 0,05* | 0,031 ± 0,001 | 0,107 ± 0,005 * |
| Серце | 0,21 ± 0,02 | 0,46 ± 0,03 * | 0,030 ± 0,004 | 0,054 ± 0,004 * |
| Нирки | 0,59 ± 0,06 | 0,75 ± 0,08 | 0,066 ± 0,007 | 0,100 ± 0,010 * |
| Кістки | 9,82 ± 0,82 | 15,78 ± 1,54 * | 294,69 ± 16,55 | 170,90 ± 11,98 * |
Вміст натрію, магнію та кальцію у серці і печінці підвищується, а калію не змінюється. В нирках вміст натрію знижується в 1,4 рази, а магнію та калію не змінюється. Отже, в результаті проведених досліджень можна стверджувати, що стронцій та цезій спричиняють перерозподіл макроелементів в організмі щурів.
Дослідження впливу важких металів на активність окремих ферментів гліколізу, циклу трикарбонових кислот та азотного обміну показали, що цезій і стронцій у печінці знижують активність ЛДГ (відповідно на 17 та 13%), НАДФН - залежної ІДГ (відповідно на 26,4 та 37,3%) (табл. 6).
Таблиця 6. Ферментативна активність у печінці та крові щурів, отруєних цезієм та стронцієм, мкмоль/хв/мг білка (М ± m, n = 8)
| Фермент | Група | |||
| інтактні щури | щури, отруєніCsCl | інтактні щури | щури, отруєні SrCl2 | |
| Лактатдегідрогеназа(НАДН-залежна), печінка | 0,430 ±0,020 | 0,358 ±0,015* | 0,630 ±0,010 | 0,550 ±0,030* |
| Ізоцитратдегідрогеназа(НАДФ+-залежна), печінка | 0,015 ±0,001 | 0,013 ±0,001 | 0,024 ±0,003 | 0,025 ±0,002 |
| Ізоцитратдегідрогеназа(НАДФН-залежної), печінка | 0,0053 ±0,0004 | 0,0039 ±0,0003* | 0,0059 ±0,0005 | 0,0037 ±0,0002* |
| Малатдегідрогеназа (НАД+-залежна), печінка | 0,030 ±0,003 | 0,029 ±0,001 | 0,056 ±0,002 | 0,052 ±0,004 |
| Малатдегідрогеназа(НАДН-залежної), печінка | 0,13 ±0,01 | 0,12 ±0,01 | 0,25 ±0,01 | 0,28 ±0,03 |
| Аспартатамінотрансфе рази(ммоль/мл), кров | 4,51 ±0,17 | 3,44 ±0,30* | 4,51 ±0,17 | 3,07 ±0,19* |
| Аланінамінотрансфе рази(ммоль/мл), кров | 2,51 ±0,13 | 1,97 ±0,07* | 2,51 ±0,13 | 2,05 ±0,04* |
Активність НАДФ-залежної ІДГ та МДГ (як НАД+-залежної, так і НАДН-залежної) не змінюється. Вплив важких металів на активність вищезгаданих ферментів підтверджується і результатами досліджень, проведеними in vitro (табл. 7).
Таблиця 7. Вплив цезію та стронцію на активність ферментів за умов in vitro, мкмоль/хв/мг білка (М ± m, n = 8)
| Фермент | Контроль | CsCl(2мг/мл) | CsCl(20мг/мл) | SrCl2(2мг/мл) | SrCl2(20мг/мл) |
| Лактатдегідрогеназа(НАДН -залежна) | 1,33 ±0,04 | 1,49 ±0,01* | 0,91 ±0,01* | 1,59 ±0,02* | 1,10 ±0,01* |
| Ізоцитратдегідрогеназа (НАДФ+-залежна) | 0,110 ±0,010 | 0,099 ±0,006 | 0,075 ±0,004* | 0,085 ±0,003 | 0,033 ±0,003* |
| Ізоцитратдегідрогеназа (НАДФН-залежна) | 0,168 ±0,010 | 0,114 ±0,010* | 0,086 ±0,003* | 0,138 ±0,010* | 0,054 ±0,004* |
| Малатдегідрогеназа (НАД+-залежна) | 0,64 ±0,02 | 0,13 ±0,02* | 0,067 ±0,001* | 0,38 ±0,03* | 0,23 ±0,02* |
| Малатдегідрогеназа (НАДН-залежна) | 14,46 ±0,61 | 9,83 ±0,10* | 8,79 ±0,15* | 9,95 ±0,14* | 8,22 ±0,43* |
Активність досліджуваних ферментів залежить від концентрації важкого металу. Причому, введення як цезію, так і стронцію до складу інкубаційного середовища в концентрації 20 мг/мл знижує активність ЛДГ відповідно на 31,3 та 17,3%, ІДГ НАДФ-залежної - на 30,6 та 69,4%, ІДГ НАДФН+-залежної - на 48,8 та 67,9%, МДГ НАД-залежної - на 89,5 та 63,4%, МДГ НАДН+-залежної - на 39,2 та 43,1%.
Активність ЛДГ при введенні цезію та стронцію до складу інкубаційного середовища в концентрації 2 мг/мл має тенденцію до підвищення, а активність інших досліджуваних ферментів знижується.
Виявлений характер змін може бути зумовлений здатністю металів брати участь у процесах комплексоутворення з природними лігандами, що містять тіолові групи, адже, згідно з даними літератури (Володіна Т.Т., Гулий М.Ф., 1984), важкі метали мають здатність входити до складу металоферментних комплексів, що може спричинити активацію або інгібування таких сполук.
Аналіз даних наукової літератури (Голіков С.М. та ін., 1986; Дельва Ю.В., Нейко Е.М., 1990) свідчить, що важкі метали є інгібіторами ферментних систем, хоча в мінімальних концентраціях вони є ефективними активаторами перебігу багатьох біохімічних реакцій, а за умов суттєвого надлишку блокують або сповільнюють цей процес.
Зв’язування тіолових груп призводить до зміни структури молекул, в результаті чого ферменти, що їх містять, здатні втрачати свою активність (Діксон М., Уебб Е., 1982; Голіков С.М. та ін., 1986). Вплив металу, очевидно, може відбуватися на різних стадіях: в період синтезу відповідного ферменту, під час його активації, в момент приєднання ферменту до субстрату тощо.
Живий організм має ряд систем, які здатні зв’язувати іони важких металів (Забродський П.Ф., 1998; Засєкін Д.А., 2001), тим самим зменшуючи їх негативну дію на ферментні системи, чим може пояснюватись відмінність в одержаних результатах випробувань активності ферментів in vitro та in vivo. Одним із захисних механізмів організму є синтез металотіонеїнів – білків, що містять тіолові групи, які можуть зв’язувати важкі метали (Барабой В.А., Петрина Л.Г., 2003).
У результаті проведених досліджень встановлено, що стан отруєння важкими металами характеризується певними метаболічними особливостями, при яких рівень більшості досліджуваних метаболітів відрізняється від контрольного (табл. 8). У крові щурів, отруєних цезієм і стронцієм концентрація глюкози вища, ніж у інтактних тварин відповідно на 38,8 та 33,0%. В печінці отруєних щурів підвищується концентрація пірувату на 26 та 38% і знижується – лактату відповідно на 27,7 та 19,0%. Виявлені зміни можуть бути зумовлені зниженням інтенсивності гліколітичних процесів у печінці отруєних щурів, що підтверджується зменшенням активності ЛДГ.
Таблиця 8. Вміст інтермедіатів гліколізу та циклу трикарбонових кислот у печінці щурів, отруєних цезієм і стронцієм, мкмоль/г (М ± m, n = 8)
| Показник | Група | ||
| інтактні щури | щури, отруєні CsCl | щури, отруєні SrCl2 | |
| Глюкоза | 3,30 ± 0,53 | 5,39 ± 0,31* | 4,92 ± 0,26* |
| Лактат | 3,58 ± 0,18 | 2,59 ± 0,16* | 2,91 ± 0,18* |
| Піруват | 0,165 ± 0,011 | 0,225 ± 0,012* | 0,260 ± 0,010* |
| Ізоцитрат | 0,245 ± 0,018 | 0,219 ± 0,015 | 0,200 ± 0,020 |
| б-Кетоглутарат | 0,135 ± 0,009 | 0,222 ± 0,014* | 0,280 ± 0,020* |
| Малат | 0,237 ± 0,013 | 0,237 ± 0,008 | 0,270 ± 0,020 |
| Оксалоацетат | 0,100 ± 0,010 | 0,230 ± 0,027* | 0,210 ± 0,020* |
Підвищення концентрації глюкози в крові отруєних тварин при збільшенні концентрації іонів гідрогену також може вказувати на інтенсифікацію процесів глюконеогенезу, що узгоджується з даними
Д.О. Мельничука (1989).
Одержані результати узгоджуються з підвищенням концентрації окремих субстратів ЦТК у печінці щурів, отруєних солями цезію та стронцію, а саме: оксалоацетату відповідно на 56 та 54%,
б-кетоглутарату - на 39 та 53%, глутамату - на 37 та 18%. Концентрація малату та ізоцитрату в обох дослідних групах залишається без змін.
Багаторівневий контроль клітинного метаболізму, який забезпечує підтримку гомеостазу в змінних умовах зовнішнього середовища, включає, як один із основних факторів, регуляцію окисно-відновного стану в компартментах клітини, що виражається співвідношеннями вільних нікотинамідних коферментів НАД+/НАДН і НАДФ+/НАДФН. Розрахунки цих співвідношень вказують на те, що у тварин, яким вводили цезію і стронцію хлорид, збільшується величина співвідношення НАД+/ НАДН у цитоплазмі клітин відповідно на 45 та 48% (табл. 9).
Таблиця 9. Співвідношення НАД+/ НАДН та НАДФ+/ НАДФН у мітохондріях і цитоплазмі гепатоцитів щурів, отруєних цезієм і стронцієм (М ± m, n = 8)
| Співвідношеннякоферментів | Група | ||
| інтактні щури | щури, отруєні CsCl | щури, отруєні SrCl2 | |
| НАД+/ НАДНв цитоплазмі | 400 ± 30 | 730 ± 52* | 780 ± 51* |
| НАД+/ НАДН в мітохондріях | 11,00 ± 0,98 | 6,20 ± 0,54* | 9,50 ± 0,72* |
| НАДФ+/НАДФНв цитоплазмі | 0,033 ± 0,001 | 0,033 ± 0,001 | 0,036 ± 0,002 |
Величина співвідношень НАДФ+/НАДФН у цитоплазмі клітин печінки щурів інтактної та дослідних груп не змінюється. З іншого боку, величина співвідношення НАД+/НАДН у мітохондріях клітин печінки щурів, яким вводили цезію та стронцію хлориди, зменшується відповідно на 44 та 13%. Отже, надлишок солей цезію та стронцію в організмі щурів впливає на перебіг реакцій циклу трикарбонових кислот та гліколізу в печінці, змінюючи інтенсивність перебігу окисно-відновних процесів.
Дослідження вмісту продуктів азотного обміну (аміак, сечовина, глутамінова кислота та глутамін), які використовуються для діагностики фізіологічного стану організму за умов отруєння показало, що в крові щурів, яким вводили розчини цезію і стронцію, знижується концентрація глутаміну в середньому відповідно на 15,7 та 23,0% і аміаку - на 50,2 та 38,6%, а рівень сечовини і глутамату підвищується на 39,0 і 22,4% та 37 і 18% (табл. 10).
Таблиця 10. Вміст продуктів азотного обміну в крові щурів, отруєних цезієм і стронцієм, мкмоль/мл (М ± m, n = 8)
| Показник | Група | ||
| інтактні щури | щури, отруєніCsCl | щури отруєніSrCl2 | |
| Аміак | 19,96 ± 1,65 | 9,95 ± 0,89* | 12,25 ± 0,95* |
| Глутамін | 18,9 ± 1,68 | 15,93 ± 1,46* | 14,56 ± 1,41* |
| Сечовина | 11,53 ± 0,97 | 18,91 ± 0,87* | 14,86 ± 0,94* |
| Глутамінова кислота | 0,679 ± 0,031 | 1,076 ± 0,062* | 0,82 ± 0,04* |
Це може вказувати на те, що інтенсивність утилізації амонійного азоту переважає над процесами амонієгенезу, що й зумовлює зменшення концентрації аміаку в крові отруєних тварин порівняно з інтактними. Зазначене припущення підтверджується зниженням активності АсАТ та АлАТ у крові щурів, отруєних цезію хлоридом відповідно на 23,6 та 21,6%, а стронцію хлоридом – на 31,9 та 18,5% порівняно з інтактними тваринами.