Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації
На мазках отпечатках печени крыс, которым однократно в брюшную полость был введен раствор ацетата Pb в дозе 62,5 мг/кг в гепатоцитах методами цитохимии изучали активность СДГ, α ГФДГ(м) и Са АТФази, а с помощью флюоресцентных зондов, акридинового оранжевого, хлортетрацикли на и Hoehst 33342, соответ...
Saved in:
| Published in: | Актуальні проблеми транспортної медицини |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23124 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації / С.П. Луговський // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 2. — С. 64-72. — Бібліогр.: 33 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859843607726391296 |
|---|---|
| author | Луговський, С.П. |
| author_facet | Луговський, С.П. |
| citation_txt | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації / С.П. Луговський // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 2. — С. 64-72. — Бібліогр.: 33 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Актуальні проблеми транспортної медицини |
| description | На мазках отпечатках печени крыс, которым однократно в брюшную полость был введен раствор ацетата Pb в дозе 62,5 мг/кг в гепатоцитах методами цитохимии изучали активность СДГ, α ГФДГ(м) и Са АТФази, а с помощью флюоресцентных зондов, акридинового оранжевого, хлортетрацикли на и Hoehst 33342, соответственно, метаболизм нуклеиновых кислот, внутриклеточного Са и апоптические изменения. Было показано, что нарушения клеточного метаболизма при воздействии Pb были обусловлены структур
но функциональными изменениями митохондрий и нарушениями ионнот ранспортной функции клеточных мембран в возникновении которых важная роль принадлежит нарушениям метабо
лизма внутриклеточного Са.
The activity of LDH, α GFDG (m) and Ca ATPase was studied in liver smear prints of rats after single abdominal administration of Pb acetate solution in a dose of 62.5 mg/kg in hepatocytes using methods of cytochemistry. The metabolism of nucleic acids, intracellular Ca and apoptotic changes was studied using fluorescent probes, acridine orange, chlortetracycline and Hoehst 33342. It was shown that violations of cellular metabolism under the effect of Pb were caused by structural and functional
changes in mitochondria and violations of ionic transport function of cell membranes which developed due to metabolic disturbances of intracellular calcium.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:38:08Z |
| format | Article |
| fulltext |
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
64
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
Вступ
Результати клінічних спостережень
та експериментальних досліджень, про*
ведених в останні роки в Україні та за її
межами свідчать про те, що в організмі,
який підпадає під навантаження свинцю
(Pb) на шляхах транспорту, розподілу,
клітинного метаболізму, біотрансфор*
мації, депонування та його екскреції
відбуваються молекулярні перебудови у
процесах енергетичного та біосинтетич*
ного обміну з біфуркацією у синдром
переважного блокування, деструкції та
дезорганізації морфо*функціональних
систем з виходом у токсичні синдроми
(абдомінальний, гематологічний, гепато*
, нефро* і нейротоксичний та ін.) або ба*
гатоетапний комплекс адаптивно*ком*
пенсаторних змін, мобілізації резервів з
реституцією біосистеми ad integrum або
розвитком недостатності функції окремих
органів та систем [1, 2, 3].
З позицій сучасної теорії патогене*
зу свинцевої інтоксикації зміни клітинно*
го метаболізму при впливі Pb на організм
обумовлені його ферментотоксичною і
мембранотропною дією, у наслідок бло*
кування металом функціональних білко*
вих груп (сульфгідрильних, карбоксиль*
них, амінних), а також властивостями Pb
викликати оксидативний стрес [2, 4, 5].
В останні роки важливого значення набу*
ли питання щодо індукції Pb апоптозу,
роль якого у патогенезі металотоксикозу
активно обговорюється в літературі [6, 7].
При цьому необхідно відмітити, що апоп*
тозу завжди передують зміни, які харак*
теризують метаболічні порушення клітин.
Зокрема, до ранніх чинників індукції апоп*
тозу належить флуктуація внутрішньоклі*
тинної концентрації Ca2+, причому не
стільки підвищення рівня її в цитоплазмі,
скільки порушення внутрішньоклітинної
компартменталізації катіона, що супро*
воджується дисбалансом Ca2+*пулів ен*
доплазматичного ретикулуму та міто*
хондрій і локальним підвищенням рівня
катіона всередині ядра [8, 9, 10, 11].
Кальцій є важливим сигнальним
месенджером, внаслідок змін концент*
рації якого за дії різноманітних чинників
регулюються важливі процеси не лише в
цитоплазмі, але й у ядрі – транскрипція
генів, фолдінг ДНК*полімерази, репліка*
ція ДНК, регуляція клітинного циклу та
апоптоз [8, 12]. Для здійснення регуля*
торних функцій необхідно, щоб кальціє*
вий сигнал, який спричинено агоністом
передавався крізь плазматичну і ядерну
мембрани [8, 13], структурна цілісність
якої може порушуватись. Як відомо, мо*
дуляція клітинних функцій кальцієм
здійснюється за рахунок його зв’язуван*
ня з білком кальмодуліном. При цьому в
структурі молекули білку існує 4 активні
центри, здатних зв’язувати двохвалентні
катіони. При збільшенні у внутрішньому
середовищі клітини концентрації іонізова*
ного Ca2+
і
на молекулах кальмодуліну
відбувається насичення ним центрів зв’я*
зування, що збільшує спорідненість до
Са2+*насосу [14, 15, 16]. Внутрішньоклі*
тинні Са* зв’язуючи білки (кальмодулін,
тропонін С і паральбумін) можуть зв’язу*
вати не тільки Ca2+, але і ряд іонів важких
металів, у тому числі Pb, який виявляє
властивості до іонної мімікрії [10, 17–19].
Останнє обумовлено тим, що іонний ра*
УДК: 611.36+612)092.9+616)003.96:546.815
ЦИТОХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРУШЕНЬ КЛІТИННОГО
МЕТАБОЛІЗМУ ПРИ ВПЛИВІ СВИНЦЮ НА ОРГАНІЗМ ЩУРІВ ТА
ЇХ РОЛЬ У ПАТОГЕНЕЗІ СВИНЦЕВОЇ ІНТОКСИКАЦІЇ
Луговський С.П.
ДП Український НДІ промислової медицини МОЗ, м. Кривий Ріг
Ключові слова: свинець, щури, цитохімія, клітинний метаболізм
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
65
діус Pb2+ наближений до іонного радіусу
Ca2+.
Метою роботи було дослідження
методами цитохімічного аналізу змін
клітинного метаболізму в гепатоцитах
щурів при гострому впливі Pb на організм
для визначення їх ролі у механізмах роз*
витку свинцевої інтоксикації.
Матеріали і методи дослідження
В експерименті було використано
12 статевозрілих конвенційних рендом*
бредних аутбредних самців білих щурів,
масою 120–160 г. яких утримували у
стандартних умовах віварію на стандар*
тному харчовому і питному режимі,
згідно рекомендацій [20]. Піддослідним
щурам (n = 6) у черевну порожнину од*
нократно вводили водний розчин аце*
тату свинцю в дозі 5,0 мг/кг, а конт*
рольним (n = 6), відповідну кількість
фізіологічного розчину. Всі маніпуляції
з тваринами проводили згідно до вимог
Європейської конвенції щодо гуманно*
го поводження з лабораторними хре*
бетними тваринами [21]. З експери*
менту тварин виводили через 5 діб
шляхом декапітації після їх наркотизації
гексеналом (40 мг/кг). Для цитохімічно*
го дослідження гепатоцитів використо*
вували мазки*відбитки печінки, які готу*
вали на предметних скельцях. Методом
Нарцисова Р.П. [22] в клітинах дослід*
жували активність сукцинатдегідрогена*
зи (СДГ) та мітохондріальної α* гліцеро*
фосфатдегідрогенази (α* ГФДГ(м)), які
локалізовані на внутрішніх мембранах
мітохондрій, а їх активність визначає
характер змін енергетичного метаболі*
зму клітин. Методом Ваштейн і Майса
у модифікації Лойда в гепатоцитах дос*
ліджували активність Са* АТФази [23].
Кальцієвий метаболізм досліджували за
допомогою флуоресцентного Са* зонду,
хлортетрацикліну (ХТ; 20 мг/мл) [24].
Нуклеїнові кислоти, ДНК та РНК виявля*
ли за допомогою флуоресцентного бар*
вника, акридінового оранжевого (АО;
3,0 мг/мл), а наявність клітин з апоптич*
ними змінами – за допомогою флуорес*
центного барвника Hoehst 33342 (0,1
мкг/мл) [24]. Активність СДГ і α*
ГФДГ(м) в гепатоцитах вивчали за се*
реднім показником кількості гранул
формазану, які підраховували під
світловим мікроскопом «Primo Star»
(Carl Zeiss), обладнаного масляним
імерсійним об’єктивом (х 100), не мен*
ше ніж у 30 випадково відібраних для
дослідження гепатоцитів. Активність
Са*АТФази вивчали за відносним показ*
ником кількості позитивно реагуючих
клітин (ПРК) та середнього цитохімічно*
го показника (СЦП), які визначали
згідно рекомендацій Caplow [22]. Нако*
пичення Ca2+ в цитоплазмі гепатоцитів
виявляли за допомогою люмінесцент*
ного мікроскопа ЛЮМАМ Р*8 на підставі
аналізу збудженої зеленої флюорес*
ценції халату, утвореного в клітинах при
взамоємодії ХТ з Ca2+. РНК в гепатоци*
тах виявляли за наявністю в цитоплазмі
і ядерцях інтенсивної флюоресценції у
червоній області спектру, а ДНК – за
наявністю інтенсивної флюоресценції у
жовто*зеленій області спектру. При
цьому брали до відома, що деструктивні
зміни хроматину ядер супроводжують*
ся відсутністю червоної флюоресценція
РНК і появою флюоресценції, що запов*
нює увесь об’єм клітини у зеленій об*
ласті спектру. Апоптичні гепатоцити
виявляли за за наявністю флюорес*
ценції Hoehst 33342 у синьо*блакитній
області спектру. Для контролю специф*
ічності реакцій ставили відповідні конт*
ролі, якими були, інкубація цитологічних
препаратів у середовищі без субстратів
(СДГ та α* ГФДГ(м)), або у середовищі,
куди додавали п*ХМБ (0,1 ммоль/мл).
Останній пригнічує активність окремих
гідролаз, наприклад лужної фосфатази,
але не впливає на активність Са*АТФа*
зи. При дослідженні кальцієвого мета*
болізму контрольні препарати обробля*
ли у 2% розчині ЕДТА, а при дослідженні
РНК і ДНК їх обробляли у розчинах РНК*
ази і ДНК*ази, відповідно [22, 23].
Оцінку результатів люмінісцентно*
мікросокпічних досліджень (Са, ДНК та
РНК) проводили напівкількісним мето*
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
66
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
дом. Для цього відсутність специфічної
флюоресценції у клітинах визначали, як
«–», низьку інтенсивність флюоресценції,
як «+», помірну – «++», а високу – «+++»,
відповідно. Отримані результати виража;
ли показником ПРК та середнім показни;
ком інтенсивності флюоресценції (СПІФ),
який розраховували після підрахунку 100
клітин у яких визначали ступінь флюорес;
ценції. Показник СПІФ розраховували за
формулою:
100
321 321 nnnСПІФ ⋅+⋅+⋅
= ,
де 1, 2, і 3 – ступінь флюоресценції, а n
1
,
n
2
і n
3
– кількість підрахованих клітин з
відповідним ступенем флюоресценції.
Для оцінки апоптозу використовували по;
казник ПРК, який характеризував індекс
апоптозу (ІА) [9].
Всі отримані результати цитохіміч;
них досліджень обраховували методами
варіаційної статистики з визначенням
вірогідності за критерієм Ст’юдента.
Результати досліджень та їх
обговорення
Результати проведених дослід;
жень показали, що вплив Pb на організм
щурів супроводжувався пригніченням
е н е р г е т и ч н о г о
метаболізму ге;
патоцитів, який
характеризував;
ся зниженням у
порівнянні з кон;
тролем актив;
ності СДГ у 2
рази (р < 0,05) та
збільшенням ак;
тивності α;
ГФДГ(м) на 72%
(р < 0,05; табл.).
При цьому віраж
активності фер;
ментів в гепато;
цитах піддослід;
них щурів завжди
супроводжува;
лись змінами
морфології утворених в ході фермента;
тивної реакції гранул формазану. У
піддослідних щурів на відміну від конт;
рольних, де характерний тип гранул для
даного виду клітин характеризувався
округлою формою, не великими розмі;
рами і високою їх щільністю гранули
були представлені різнокаліберними,
поліморфними цитоплазматичними
включеннями, які зливались між собою
і утворювали великі щільні гранулярні
депозити на периферії цитоплазми та у
її навколо ядерній зоні (рис. 1). Такі їх
зміни у більшій мірі визначали порушен;
ня проникливості мітохондріальних
мембран, де зазвичай локалізовані
ферменти, а ніж свідчили про істинну
активність ферментів.
Аналіз даних щодо внутрішньоклі;
тинного метаболізму Са2+ показав, що
у відповідь на вплив Pb у популяції ге;
патоцитів помітно збільшувалась
кількість клітин з інтенсивною флюорес;
ценцією цитоплазми у зеленій області
спектру (рис. 2). Кількісна оцінка за ци;
тохімічними показниками виявила у
піддослідних щурів збільшення, по;
рівняно з контролем показника ПРК на
30% (р < 0,05; табл.), а показника СПІФ,
відповідно, на 37% (р < 0,05). Такі зміни
Таблиця
Цитохімічна характеристика гепатоцитів щурів при впливі свинцю
Групи
Показники Контрольна
(n = 6)
Дослідна
(n = 6)
р
СДГ,
гранул/кліт
40,00 ± 2,85
σ= 6,99
19,83 ± 1,08
σ = 2,64
< 0,001
?-ГФДГ(м),
гранул/кліт
27,00 ± 2,05
σ = 5,02
46,67 ± 2,11
σ = 5,16
< 0,01
Са АТФ-аза
ПРК, %
66,83 ± 3,38
σ = 8,28
50,66 ± 2,69
σ = 6,59
< 0,05
СЦП, од
1,21 ± 0,08
σ = 0,21
0,84 ± 0,07
σ = 0,17
< 0,05
РНК, %
74,83 ± 2,85
σ = 6,97
66,33 ± 2,23
σ = 5,47
< 0,01
ДНК, %
77,33 ± 2,35
σ = 5,75
64,50 ± 2,29
σ = 8,07
< 0,001
Апоптоз, %
8,60 ± 1,37
σ = 3,35
19,00 ± 0,89
σ = 2,19
< 0,01
Кальцій
ПРК, %
35,83 ± 2,89
σ = 7,08
51,16 ± 2,79
σ = 6,85
< 0,05
СЦП, од
0,60 ± 0,06
σ = 0,15
0,96 ± 0,07
σ = 0,17
< 0,05
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
67
були обумовлені тим,
що у піддослідних
щурів у порівнянні з
контролем збільши6
лась у 2 рази (р <
0,05) кількість гепа6
тоцитів з інтенсивні6
стю флюоресценції
цитоплазми серед6
нього ступеню (++) та
на 76% (р < 0,05) з
інтенсивністю флюо6
ресценції високого
ступеню (+++). Відо6
мо, що інтенсивність
флюоресценції ХТ в
цитоплазмі може
збільшуватись на де6
кілька порядків при
його зв’язуванні з
Са2+ та утворенні хе6
лату, який локалі6
зується у гідрофоб6
ному шарі плазма6
тичної мембрани
[24].
При дослідженні системи активно6
го транспорту іонів Са2+, де провідну
роль відіграє кальцієвий насос – фер6
мент Са6АТФаза було встановлено, що
у піддослідних щурів, порівняно з конт6
ролем його активність знизилась (рис.
1). За показником ПРК зниження актив6
ності ферменту було відмічено на 32%
(р < 0,05), а за показником СЦП – на
30%, відповідно (р < 0,05; табл.).
Дослідження метаболізму ДНК і
РНК у гепатоцитах за допомогою флю6
оресцентного зонду АО показало, що у
піддослідних тварин у порівнянні з кон6
тролем вірогідно зменшилась кількість
клітин з інтенсивною червоною флюо6
ресценцією РНК на 11% (р < 0,01), а з
інтенсивною зелено6жовтою флюорес6
ценцією ДНК – на 16% (р < 0,001;
табл.). Натомість в загальній популяції
гепатоцитів були виявлені клітини, що
мали рівномірно розподілену по всій
площі клітин зелену флюоресценцією,
або аналогічну флюоресценцію окремих
ядерних фрагментів, утворених шляхом
каріорексису (рис. 2). Такі зміни харак6
теризували деструкцію ядерного хро6
матину, що є характерним для апопто6
зу [9]. Найбільш ранніми подіями для
апоптозу, за даними літератури, є зміни
іонного гомеостазу в клітинах і величи6
ни внутрішньоклітинного рН (рН
і
) [8, 9].
Підвищення концентрації вільних іонів
Са2+ в цитоплазмі характеризує почат6
кові зміни, характерні для апоптозу [9].
В апоптичних клітинах флуоресцентний
зонд Hoehst 33342 здатний легко про6
никати через плазматичні мембрани і
зв’язуватись у клітинах з фрагментова6
ною ДНК, що визначається за появою в
клітинах характерної флюоресценції у
синьо6блакитному спектрі (рис. 2).
При дослідженні апоптозу гепато6
цитів після фарбування клітин Hoehst
33342 було встановлено, що у конт6
рольних щурів відносна кількість гепа6
тоцитів з інтенсивною блакитно6синьою
Рис. 1. Цитохімічні зміни гепатоцитів щурів при впливі Pb: а, б – актив-
ність СДГ; в, г – активність α-ГФДГ(м); д, ж – активність Са-АТФ-ази
(а, в, д – контроль, б, г, ж – вплив Pb). Метод Р.П. Нарцисова з п-НТФ
(а, б, в, г) та Ваштейн і Майса у модифікації Лойда (д, ж).
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
68
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
флюоресценцією коливалась у межах
від 8% до 16%, а у піддослідних тварин,
відповідно, від 16% до 21%. Такі зміни
визначали вірогідні зміни ІА, який у
піддослідних щурів на 37% перевищуH
вав контроль (р < 0,01: табл.). Слід
відмітити, що відносно високі показниH
ки ІА гепатоцитів, які були отримані при
дослідженні мазківHвідбитків печінки
контрольних і піддослідних щурів моH
жуть бути пояснені з погляду на те, що
втрати клітинами міжклітинних зв’язків
само по собі є одним з тих факторів, що
ініціює апоптоз [25].
Підсумовуючи результати провеH
дених досліджень необхідно відмітити,
що метаболічні зміни, які відбуваються
у гепатоцитах щурів при гострому
впливі Pb вказують на розвиток поруH
шень іонотранспортної функції клітинH
них мембран в наслідок їх структурноH
функціональних змін та наявність струкH
турноHфункціональних перебудов мітоH
хондрій, обумовлених змінами їх
внутрішніх мембран. Останні за даними
раніше проведених нами електронноH
мікроскопічних досліджень [7, 26, 27]
характеризуються набуханням органел,
а також дезорганізацією і деструкцією
крист мітохондрій з відкладенням у
матриксі щільних гранулярних вклюH
чень, а у вогнищах парціального некроH
зу органел – щільного гранулярного і
фібрилярного матеріалу. При цьому,
ультраHгістохімічними дослідженнями в
структурі гранулярних включень у матH
риксі мітохондрій було виявлено накоH
пичення Pb у комплексі з Са і фосфоH
ром [26].
Порушення іонотранспортної
функції клітинних мембран та структурH
ноHфункціональні порушення мітоH
хондрій, які є універсальними постаH
чальниками енергії в клітинах відіграють
провідну роль у патоH
генезі свинцевої
інтоксикації, бо заH
безпечують ініціацію
механізмів його
е н е р г о з а л е ж н о г о
ланцюга.
Мітохондрії, як
буферна система
підтримки оптимальH
но низької (≈10H7 М)
концентрації вільного
Са2+ в цитозолі при
впливі Pb мають
більш високі, ніж у
нормі, концентрації
цього іону в мітохонH
дріальному матриксі
[28, 29]. Постійно
підвищений рівень
акумуляції Ca2+ мітоH
хондріями здатний
викликати у них
зміни, слідством яких
є зниження синтезу
АТФ, а відповідно,
розвиток енергодефH
іцитного стану
Рис. 2. Люмінісцентно-мікросокпічна характеристика гепатоцитів щурів конт-
рольної групи (а, д) та після впливу свинцю (б, в, г, ж). Флюоресцентні зонди:
а, б, в – акридіновий оранжевий; г – Hoehst 33342; д, ж – хлортетрациклін.
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
69
клітин. Відомо, що мітохондрії здатні
виступати кінцевим ланцюгом сигнальH
ної системи клітин, відповідь яких на
зовнішні стимули, гормони, нейромедH
іатори, міжклітинні взаємодії, опосеH
редковується через осциляції цитозольH
ного Са ([Ca2+]
в
), які передаються у
мітохондріальний матрикс у вигляді
тимчасового підвищення концентрації
іону ([Ca2+]
m
). Останній регулює акH
тивність ряду ферментів ЦТК, забезпеH
чуючи таким чином зв’язок механізму
утворення АТФ в мітохондріях з енергеH
тичними потребами конкретного фізіоH
логічного стану клітин [28, 29].
Відомо, що у фізіологічних умовах
вхід Са2+ в мітохондрію викликає викаH
чування з неї протонів, підвищення рН
матриксу і відкриття у внутрішній мемH
брані спеціальних МРТH каналів, або пор
(mitochondrial permeability transition
pore). Останнє викликає падіння проH
тонного градієнту мітохондрій, зниженH
ня мембранного потенціалу, вихід Ca2+
із мітохондрій через МРТH канал і закисH
лення матриксу. Дихальний ланцюг
відновлює протонний градієнт внутрішH
ньої мембрани, що дає можливість для
повторного здійснення аналогічного
циклу. Таким чином, МРТH канали забезH
печують стимульований кальцієм вихід
Са2+ з мітохондрій, по суті близький за
механізмом регуляції виходу Са2+ із циH
топлазматичного ретикулюму клітин
при активації рианодінових рецепторів,
CICR (Са2+ Induced Са2+ Release) [29, 30].
Конкурентна взаємодія Pb2+ з Ca2+ імоH
вірно призводить до різкого збільшенH
ня цих іонів у мітохондріальному матH
риксі, що, відповідно, ініціює процеси,
направлені на їх елімінацію з органел,
яке може здійснюватись шляхом зміни
режиму роботи МРТH каналів, при фунH
кціонуванні останніх в режимі їх висоH
кої провідності (high conductance
mode). З цим можуть бути пов’язані
осмотичні зміни органел, які характериH
зуються їх набуханням, що часто спосH
терігалось нами при проведенні електH
ронноHмікроскопічних досліджень [26,
27] та були виявлені у вигляді виражеH
ного поліморфізму гранул формазану
при цитохімічному дослідженні активH
ності СДГ і αH ГФДГ(м) у гепатоцитах
щурів. Отже структурноHфункціональні
перебудови мітохондрій при впливі Pb
спричинюють розвиток енергодефіциту
клітин. Серед усіх факторів, які визнаH
чають такі порушення одним з проH
відних може бути кальцієве перевантаH
ження мітохондрій в наслідок порушень
регуляції розподілення внутрішньокліH
тинного Са, обумовленого змінами
іонотранспортної функції мембран [28].
СтруктурноHфункціональним поруH
шенням мітохондрій за даними літераH
тури [31, 32, 33] відводиться також важH
лива роль у процесах ініціації апоптозу.
В умовах енергодефіциту клітин (анаеH
робні умови) у мітохондріях здатні утвоH
рюватись активні сполуки кисню (супеH
роксидHаніон, перекис водню, органічні
перекиси і радикальні сполуки). Їх наH
копичення в клітинах завжди корелює з
апоптозом [32]. Проникливість мітохонH
дріальних мембран напряму залежать
від внутрішньоклітинного Ca2+. При цьоH
му його роль, як месенджера у процеH
сах взаємодії між мітохондріями і ядром
клітин, що відіграє важливу роль у проH
цесах апоптозу була доведена дослідH
женнями, проведеними на ізольованих
мітохондріях і клітинних ядрах. Було
показано, що обробка мітохондрій реH
човиною, яка «відкриває» у них СаH
пори, забезпечувала її апоптичну дію
[33].
Аналогічно доведена роль Pb у поH
рушенні процесів метаболізму ДРНП в
ядрах клітин, що може бути обумовлеH
но накопиченням металу у нуклеоплазмі
і, відповідно, його впливом на структуH
ру хроматину. Проникливість Pb2+ у ядро
клітин може бути обумовлено його
конкуренцією з Са2+ на рівні порових
комплексів ядерної мембрани або у пеH
ринуклеарному просторі, який згідно
даних літератури є основним компоненH
том автономної системи регуляції внутH
рішньоядерної концентрації Са2+ [8].
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
70
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
Цей ядерний компартмент, так само, як
ендоплазматичний ретикулум та мітоH
хондрії, відіграє роль одного із внутріH
шньоклітинних кальцієвих депо.
Нажаль, дослідження кальцієвого
метаболізму в гепатоцитах, які в умовах
проведеного нами експерименту знахоH
дились у стаціонарному стані не дають
змоги провести кількісну оцінку швидH
ких змін концентрації внутрішньоклітинH
ного Са2+ на субмікромолярному рівні,
а відповідно, визначити кількісні криH
терії для оцінки ефектів цитотоксичної
дії Pb. Це визначає перспективи наH
прямків для подальших досліджень.
Висновки
1. Метаболічні порушення в гепатоциH
тах, які розвиваються при гострому
впливі Pb на організм щурів за даH
ними проведених цитохімічних досH
ліджень характеризуються змінами
енергетичного метаболізму клітин у
вигляді віражу активності мітохондH
ріальних ферментів СДГ і αH
ГФДГ(м), порушенням метаболізму
внутрішньоклітинного Са2+ у вигляді
збільшення його концентрації в
клітинах при зменшенні активності
СаHАТФази, а також ушкодженнями
ядерного хроматину, що характериH
зується змінами флюоресценції
ДНК і РНК в гепатоцитах та
збільшенням інтенсивності апоптоH
зу.
2. Метаболічні зміни гепатоцитів щурів
при гострому впливі Pb вказують на
розвиток порушень іонотранспортH
ної функції клітинних мембран та
структурноHфункціональних перебуH
дов мітохондрій, обумовлених
змінами у їх внутрішніх мембранах.
3. Порушення іонотранспортної
функції клітинних мембран та струкH
турноHфункціональні порушення
мітохондрій, які є універсальними
постачальниками енергії в клітинах
відіграють провідну роль у розвитH
ку енергодефіцитного стану клітин,
що може бути одним з провідних
ланцюгів патогенезу свинцевої
інтоксикації.
Література
1. Трахтенберг И. М. Тяжелые металлы
во внешней среде: Современные гиH
гиенические и токсикологические
аспекты / И. М. Трахтенберг, В. С. КоH
лесников, В. В. Луковенко. – Мн. :
Наука і техника, 1994. – 285 с.
2. Общая токсикология / [под ред. Б. А.
Курляндского, В. А. Филова]. – М. :
Медицина, 2002. – 608 с.
3. Шафран Л. М. Металонефропатії :
теорія і практика / Шафран Л. М.,
Гоженко А. І. // Актуальні проблеми
транспортної медицини. – 2009. – №
1. – С. 19–29.
4. Трахтенберг И. М. Влияние свинца на
развитие окислительного стресса /
И. М. Трахтенберг, Н. А. Утко, Т. К. КоH
роленко [и др.] // Токсикологический
весник. – 2002. – № 3. – С. 22–26.
5. Трахтенберг И. М. Свинец и окислиH
тельный стресс: экологический и
производственный аспекты / И. М.
Трахтенберг, Н. А. Утко, Т. К. КороленH
ко [и др.] // Соврем. проблемы токH
сикологии. – 2001. – № 4. – С. 50–
53.
6. Шафран Л. М. Роль апоптоза в патоH
генезе токсических нефропатий /
Шафран Л. М. // Актуальні проблеми
транспортної медицини. – 2006. – №
2. – С. 15–23.
7. Луговський С. П. Апоптоз епітелію
слизової оболонки тонкої кишки
щурів при свинцевій інтоксикації / С.
П. Луговський // Сучасні проблеми
токсикології – 2002. – № 3. – С. 50–
54.
8. Матишевська О. П. Особливості реH
гуляції концентрації Са2+ в ядрі // О.
П. Матишевська, С. І. Борисов, Д. М.
Гребіник // Укр. біохім. журн. – 2002.
– № 5. – С. 5–11.
9. Фильченков А. А. Апоптоз и рак / А.
А. Фильченков, Р. С. Стойка. – К. :
Морион, 1999. – 184 с.
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
71
10. Transmembrane calcium flux in Pb+2H
exposed aplasia neurons / C. T. Tamse,
K. Hammar, D. M. Porterfield [et al.] //
Biol. Bull. – 1998. – Vol. 195. – P. 201–
202.
11. Broker L. E. Cell Death Independent of
Caspases / L. E. Broker, F. A. E. Kruyt,
G. Giaccone // Clin. Cancer. – 2005 –
Vol 11. – № 9. – Р. 3155–3162.
12. Ткачук В. А. Мембранные рецепторы
и внутриклеточный кальций / В. А.
Ткачук // Соросовский образовательH
ный журнал. – 2001. – Т. 7. – № 1. –
С.10–15.
13. Evidence for Ca2+ Hand ATPHsensitive
peripheral channels in nuclear pore
complex / V. Shahin, T. Danker, K. Enss
[et al.] // FASEB J. – 2001. – Vol. 15. –
P. 1895–1901.
14. Chattopadhyaya R. Calmodulin
structure refined at 1.7 A resolution /
Chattopadhyaya R., Meador W. E.,
Means A. R. [et al]. // J. Mol. Biol. –
1992. – Vol. 228. – P. 1177–1192.
15. Chou J. J. Solution structure of Ca2+H
calmodulin reveals fl exible handHlike
properties of its domains / Chou J. J.,
Li S., Klee C. B. [et al]. // Nat. Struct.
Biol. – 2001. – № 8. – Р. 990–997
16. Vetter S. W. Novel aspects of calmodulin
target recognition and activation /
Vetter S. W., Leclerc E. // Eur. J.
Biochem. – 2003. – Vol. 270. – P. 404–
414.
17. Garza А. Cellular mechanisms of lead
neurotoxicity / A. Garza, R. Vega, E.
Soto // Med. Sci. Monit. – 2006. – Vol.
12. – № 3. – Р. 57–65.
18. Bridges C. C. Molecular and ionic
mimicry and the transport of toxic
metals [Електронний ресурс] /
Bridges C. C., Zalups R. K. // Toxicol
Appl. Pharmacol. – 2005. – Vol. 204. –
№ 3. – Р. 274H308. – Режим доступу
до журн. : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
pubmed/15845419?itool = Entrez
System2. PEntrez.Pubmed.Pubmed_
ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum&
ordinalpos = 2.
19. Ballatori N. Transport of toxic metals by
molecular mimicry / Ballatori N. //
Environ. Health Perspect. – 2002. – Vol.
110. – № 5. – Р. 689–694.
20. Кожем’якін Ю. М. НауковоHпрактичні
рекомендації з утримання лабораторH
них тварин та роботи з ними / Ю.
М.Кожем’якін, О. С.Хромов, М. А.ФіH
лоненко та ін. – К.: Авіцена, 2002. –
156 с.
21. European convention for the protection
of vertebrate animal used for
experimental and other scientific
purposes. – Council of Europe,
Strasburg, 1986.H53 p.
22. Биохимические и цитохимические
методы определения активности
ферментов и фермент – субстратных
систем различной клеточной локалиH
зации: [метод. рек. / под ред. Р. В.
Меркурьевой, Г. Л. Билыча, Р. П. НарH
циссова] – ЙошкарHОла, 1982. – 40 с.
– (НИИ общей и коммунальной гигиH
ены им. А. Н. Сысина АМН СССР [и
др.] ; вып. 1).
23. Ллойда З. Гистохимия ферментов.
Лабораторные методы / З. Ллойда, Р.
Госсрау, Т. Шиблер; пер. с англ. И. Б.
Бухвалова [и др.]; под ред. Н. Т. РайH
хлина. – М. : Мир, 1982. – 270с.
24. Карнаухов В. Н. Люминисцентный
спектральный анализ клетки / В. Н.
Карнаухов. – М. : Наука, 1987. – 209
с.
25. Frisch S. M. A role for JunHNHterminal
kinase in anoikosis : suppression by bclH
2 and crmA / S. M. Frisch, K. Vuori, D.
Kelata [et al.] // J. Cell Biol. – 1996. –
Vol. 134. – P. 793–799.
26. Луговской С. П. Накопление и расH
пределение свинца в ультраструктуH
рах гепатоцитов крыс / С. П. ЛуговсH
кой // Сучасні проблеми токсикології.
– 2004. – № 1. – С.22–26.
27. Луговський С. П. Ультраструктурна
характеристика епітелію проксимальH
них канальців нирок щурів при свинH
цевій інтоксикації / С. П. Луговський
// Актуальні проблеми транспортної
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
72
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
медицини – 2009. – № 4. – С. 58–69.
28. Постнов Ю.В. О роли кальциевой
перегрузки митохондрий и энергетиH
ческого дефицита в патогенезе перH
вичной артериальной гипертензии /
Ю. В. Постнов // Арх. Патол. – 2001.
– № 1. – С. 3–10.
29. Постнов Ю.В. Об энергозависимом
звене патогенеза хронической гиперH
тензии / Ю. В. Постнов // Арх. Патол.
– 2009. – № 1. – С. 3–11.
30. Full reversal of Pb++ block of LHtipe Ca++
channels requires treatment with heavy
metal antidotes / J. Bernal, J. H. Lee,
L. Leanne [et al.] // J. Pharmacol. Exper.
Therapeutics. – 1997. – Vol. 282. – №
1. – P. 172–180.
31. Скулачев В. П. Явления запрограмH
мированной смерти. Митохондрии,
клетки и органы: роль активных форм
кислорода / В. П. Скулачев // СороH
совский образовательный журнал. –
2001. – № 6. – С. 4–10.
32. Mignotte B. Mitochondrial and
apoptosis / B. Mignotte, J. I. Vayssiere
// Eur. J. Biochem. – 1998. – Vol. 252.
– P. 1–15.
33. Zauli G. Mitochondrial control of nuclear
apoptosis / G. Zauli, S. A. Susin, P.
Marchetti [et al.] // J. Exp. Med. – 1996.
– Vol. 183. – P. 1533–1544.
Резюме
ЦИТОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
НАРУШЕНИЙ КЛЕТОЧНОГО
МЕТАБОЛИЗМА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ
СВИНЦА НА КРЫС И ИХ РОЛЬ В
ПАТОГЕНЕЗЕ СВИНЦОВОЙ
ИНТОКСИКАЦИИ
Луговской С.П.
На мазках отпечатках печени
крыс, которым однократно в брюшную
полость был введен раствор ацетата Pb
в дозе 62,5 мг/кг в гепатоцитах метоH
дами цитохимии изучали активность
СДГ, αH ГФДГ(м) и СаHАТФази, а с поH
мощью флюоресцентных зондов, акриH
динового оранжевого, хлортетрациклиH
на и Hoehst 33342, соответственно,
метаболизм нуклеиновых кислот, внутH
риклеточного Са и апоптические измеH
нения. Было показано, что нарушения
клеточного метаболизма при воздейH
ствии Pb были обусловлены структурH
ноHфункциональными изменениями
митохондрий и нарушениями ионнотH
ранспортной функции клеточных мемH
бран в возникновении которых важная
роль принадлежит нарушениям метабоH
лизма внутриклеточного Са.
Ключевые слова: свинец, крысы,
цитохимия, клеточный метаболизм
Summary
CYTOCHEMICAL CHARACTERISTIC OF
DISORDERS OF CELL METABOLISM IN
RATS EXPOSED TO LEAD AND THEIR
ROLE IN PATHOGENESIS OF LEAD
INTOXICATION
Lugovskoy S.P.
The activity of LDH, αHGFDG (m) and
CaHATPase was studied in liver smearH
prints of rats after single abdominal
administration of Pb acetate solution in a
dose of 62.5 mg/kg in hepatocytes using
methods of cytochemistry. The
metabolism of nucleic acids, intracellular
Ca and apoptotic changes was studied
using fluorescent probes, acridine orange,
chlortetracycline and Hoehst 33342. It
was shown that violations of cellular
metabolism under the effect of Pb were
caused by structural and functional
changes in mitochondria and violations of
ionic transport function of cell membranes
which developed due to metabolic
disturbances of intracellular calcium.
Keywords: lead, rats, cytochemiH
stry, cellmetabolism
Впервые поступила в редакцию 18.06.2010 г.
Рекомендована к печати на заседании
редакционной коллегии после рецензирования
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23124 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1818-9385 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:38:08Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Луговський, С.П. 2011-07-02T19:57:49Z 2011-07-02T19:57:49Z 2010 Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації / С.П. Луговський // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 2. — С. 64-72. — Бібліогр.: 33 назв. — укр. 1818-9385 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23124 611.36+612-092.9+616-003.96:546.815 На мазках отпечатках печени крыс, которым однократно в брюшную полость был введен раствор ацетата Pb в дозе 62,5 мг/кг в гепатоцитах методами цитохимии изучали активность СДГ, α ГФДГ(м) и Са АТФази, а с помощью флюоресцентных зондов, акридинового оранжевого, хлортетрацикли на и Hoehst 33342, соответственно, метаболизм нуклеиновых кислот, внутриклеточного Са и апоптические изменения. Было показано, что нарушения клеточного метаболизма при воздействии Pb были обусловлены структур но функциональными изменениями митохондрий и нарушениями ионнот ранспортной функции клеточных мембран в возникновении которых важная роль принадлежит нарушениям метабо лизма внутриклеточного Са. The activity of LDH, α GFDG (m) and Ca ATPase was studied in liver smear prints of rats after single abdominal administration of Pb acetate solution in a dose of 62.5 mg/kg in hepatocytes using methods of cytochemistry. The metabolism of nucleic acids, intracellular Ca and apoptotic changes was studied using fluorescent probes, acridine orange, chlortetracycline and Hoehst 33342. It was shown that violations of cellular metabolism under the effect of Pb were caused by structural and functional changes in mitochondria and violations of ionic transport function of cell membranes which developed due to metabolic disturbances of intracellular calcium. uk Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України Актуальні проблеми транспортної медицини Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації Цитохимическая характеристика нарушений клеточного метаболизма при воздействии свинца на крыс и их роль в патогенезе свинцовой интоксикации Cytochemical characteristic of disorders of cell metabolism in rats exposed to lead and their role in pathogenesis of lead intoxication Article published earlier |
| spellingShingle | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації Луговський, С.П. Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии |
| title | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації |
| title_alt | Цитохимическая характеристика нарушений клеточного метаболизма при воздействии свинца на крыс и их роль в патогенезе свинцовой интоксикации Cytochemical characteristic of disorders of cell metabolism in rats exposed to lead and their role in pathogenesis of lead intoxication |
| title_full | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації |
| title_fullStr | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації |
| title_full_unstemmed | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації |
| title_short | Цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації |
| title_sort | цитохімічна характеристика порушень клітинного метаболізму при впливі свинцю на організм щурів та їх роль у патогенезі свинцевої інтоксикації |
| topic | Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии |
| topic_facet | Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23124 |
| work_keys_str_mv | AT lugovsʹkiisp citohímíčnaharakteristikaporušenʹklítinnogometabolízmuprivplivísvincûnaorganízmŝurívtaíhrolʹupatogenezísvincevoííntoksikacíí AT lugovsʹkiisp citohimičeskaâharakteristikanarušeniikletočnogometabolizmaprivozdeistviisvincanakrysiihrolʹvpatogenezesvincovoiintoksikacii AT lugovsʹkiisp cytochemicalcharacteristicofdisordersofcellmetabolisminratsexposedtoleadandtheirroleinpathogenesisofleadintoxication |