Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме
На підставі аналізу літератури і власних досліджень показано, що за рахунок своєї будови (первинної і вторинної структури білка) металотіонеїн (МТн) має здатність ефективно зв’язувати двовалентні іони важких металів. Важкі метали виступають індукторами синтезу МТн. Комплекси металл МТн руйнуються в...
Saved in:
| Published in: | Актуальні проблеми транспортної медицини |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/24075 |
| 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: | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме / Е.Г. Пыхтеева // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2009. — № 4. — С. 44-58. — Бібліогр.: 53 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860210351850651648 |
|---|---|
| author | Пыхтеева, Е.Г. |
| author_facet | Пыхтеева, Е.Г. |
| citation_txt | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме / Е.Г. Пыхтеева // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2009. — № 4. — С. 44-58. — Бібліогр.: 53 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Актуальні проблеми транспортної медицини |
| description | На підставі аналізу літератури і власних досліджень показано, що за рахунок своєї будови (первинної і вторинної структури білка) металотіонеїн (МТн) має здатність ефективно зв’язувати двовалентні іони важких металів. Важкі метали виступають індукторами синтезу МТн. Комплекси металл МТн руйнуються в лізосомах. Зв’язування ТМ з Мтн в міцні комплекси відбувається в основному в гепатоцитах. Це зв’язування допомагає понизити гепатотоксичну дію ТМ. Комплекс металл МТн при деградації в лізосомах клітин нефроепітелію здатний викликати їх апоптоз. Для отримання нефротоксичного ефекту достатньо введення нижчої концентрації комплексу кадмийМТн (у перерахунку на метал), ніж неорганічної солі кадмію.
It is rotined on the basis of analysis of literature and own researches, that due to the structure of MTn is able effectively to link the bivalent ions of heavy metals. Heavy metals are inducting of synthesis of MTn. The complexes of Me МТн degrade in lysosomes. The durable fastening TM with MTn a place mainly in hepatic cells. This fastening helps to reduce a hepatotoxic action of TM. Degradation of complex Me—МТн in lysosomes of nephrocyte bring to their apoptosis. For the receipt of nephrotoxic effect there is enough introduction of less concentration of complex of Cd МТн (in a count on a metal), what to inorganic salt of cadmium.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:14:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
44
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
Проблемы металломики Problems of Metallomics
Введение
Связывание тяжелых металлов в
различные бионеорганические комплек=
сы происходит мгновенно при введении
металлов в организм любым способом
(перорально, внутривенно, внутрибрю=
шинно, через кожу и т.п.) и в любой кон=
центрации [1, 2].
Следует понимать, что это связыва=
ние носит динамический характер, т.е.
металл «мигрирует» из соединений с
меньшей прочностью связывания к тем
соединениям, связывание с которыми
наиболее крепко. Для транспорта эссен=
циальных (жизненно необходимых) ме=
таллов в процессе эволюции образовал=
ся ряд взаимодополняющих и часто дуб=
лирующих друг друга транспортных сис=
тем. Они позволяют организму сохранить
жизнеспособность при блокировании или
отсутствии одной из систем (в результа=
те генетических нарушений или повреж=
дения при болезни). Так хорошо извест=
на роль металлотионеина в транспорте и
метаболизме цинка и меди. Однако ли=
нии мышей с поврежденным геном син=
теза металлотионеина (МТн), которые
используются в экспериментах (так назы=
ваемые 0=МТн=мыши), живут достаточно
долго и при нормальных условиях содер=
жания не имеют явно выраженных нару=
шений поведения и здоровья, т.е. впол=
не жизнеспособны [3=5].
Сегодня считается [6, 7], что как ми=
нимум одна из транспортных систем для
конкретного металла является более, а
УДК УДК 546.47.3.96:616.61.612.017.
МЕТАЛЛОТИОНЕИН: БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ.
РОЛЬ МЕТАЛЛОТИОНЕИНА В ТРАНСПОРТЕ МЕТАЛЛОВ В
ОРГАНИЗМЕ
Пыхтеева Е.Г.
Украинский НИИ медицины транспорта, Одесса
Ключевые слова: металлотионеин, транспорт металлов, металлопатия
другая (или другие) менее специфичес=
кой. При введении высоких концентраций
металла задействуются обе системы, а
при низких происходит перераспределе=
ние металла таким образом, что уже че=
рез достаточно короткое время, исчисля=
емое несколькими часами, большая часть
металла оказывается прочно связанной с
наиболее специфическими белками. В то
же время, важно понимать, что транспорт
металлов=токсикантов (ртути, цинка,
свинца) вероятнее всего происходит с
помощью тех же самых транспортеров,
которые участвуют в метаболизме и под=
держании гомеостаза эссенциальных
металлов. Так выявленный в 1957 году
связанный с кадмием низкомолекуляр=
ный белок = металлотионеин – играет
основную роль в транспорте и регулиро=
вании содержания цинка в клетке [6].
Вероятно, значение специфическо=
го связывания ТМ с белками особенно
важно при поступлении малых доз токси=
канта, которые не вызывают катастрофи=
ческого нарушения всех биохимических
процессов, т.е. при поступлении доз ниже
порога острого действия.
Актуальность проблемы
Понимание процессов «связыва=
ния» и «развязывания» металлов и бел=
ковых молекул имеет большое теорети=
ческое и практическое значение, т.к. мо=
жет помочь не только при лечении эндо=
генных и экзогенных металлотоксикозов,
но и при диагностике и лечении различ=
ных металлодефицитных состояний и на=
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #4 (18), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
45
рушений гомеостаза, связанных с дисба=
лансом элементов.
Материалы и методы исследований
Собственные исследования выпол=
нены in vivo на белых половозрелых кры=
сах массой 200=220 г с соблюдениями
всех правил биоэтики. Выведение живот=
ных из эксперимента проводили путем
декапитации под эфирным наркозом. Оп=
ределение содержания тяжелых и эссен=
циальных металлов проведено методом
АЭС=ДА на спектрометре ЭМАС=200
CCD. Определение металлотионеинов
выполнено предложенным нами ранее
методом [8], основанном на модифика=
ции предложенного в [9]. Модификация
состояла в осаждении избыточного кад=
мия гемоглобином заменено сосаждени=
ем его с карбонатом кальция. Известно,
что при соосаждении удается практичес=
ки полностью осадить следовые количе=
ства ионов металлов, не связанных с низ=
комолекулярными белками. После специ=
ализированной пробоподготовки в полу=
ченной пробе определяют содержание
кадмия методом ААС или АЭС=ЭДА, ко=
торое пропорционально содержанию
МТн.
Измерение содержания ртути осу=
ществляли в соответствии с Методичес=
кими указаниями МВ 10.1=115=2005
«Візначення вмісту ртуті в об’єктах навко=
лишнього середовища і біологічних мате=
ріалах» [10].
Также проведен литературный по=
иск и анализ экспериментов, описанных
в литературе за последние 10 лет.
Общие сведения о строениии и
функциях МТн
Структура МТн была установлена в
середине 80=х годов ХХ века. МТн — не=
большой богатый цистеином белок, спо=
собный связывать двухвалентные метал=
лы — получил свое название из=за нали=
чия в их составе металла и серусодержа=
щей аминокислоты (цистеина), которые
вместе составляют более 20 % их веса.
МТн млекопитающих имеют молекуляр=
ную массу 6000=7000 Da, содержат 60 =
68 остатков аминокислот, среди них 20 –
цистеина (Cys), и связывают 7 эквивален=
тов двухвалентных металлических ионов
(рис. 1). Ароматические аминокислоты
обычно отсутствуют. Все Cys встречают=
ся в восстановленной форме и скоорди=
нированы с металлическим ионам через
SH=группы, что можно наблюдать с помо=
щью ЯМР=спектроскопии. Согласно реко=
мендациям, сделанным Комитетом по
Номенклатуре МТн, любой белок или
полипептид, напоминающий МТн млеко=
питающих по нескольким из этих крите=
риев может классифицироваться как МТн
[11]
Структурные исследования молеку=
лы протеина методом ядерно=магнитной
спектроскопии выявили 2 металлических
кластера: первый = высоко аффинен к
цинку, второй = специфичен для кадмия
(рис. 2).
Рис. 1. Схематическое изображение
двухкластерного строения МТн и мест
связывания двухвалентных ионов ме-
таллов.
Рис.2. Двухкластерная структура метал-
лотионеина-ІІ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
46
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
Металлотионеин синтезируется
преимущественно в печени и почках. Его
концентрация прямо пропорциональна
кадмиевой и цинковой нагрузке.
Пространственная структура
Пространственные структуры МТн
млекопитающих, МТн ракообразных и
echinodermal МТн были получены метода=
ми двумерной ЯМРспектроскопии и рен=
тгеновской кристаллографии. Несмотря
на то, что аминокислотные последова=
тельности МТн разных видов очень отлич=
ны, они имеют сходные пространствен=
ные структуры. МТн имеют гантелеподоб=
ную форму с двумя отдельными белковы=
ми доменами, с основными узлами, со=
зданными несколькими тетраэдрически=
ми Me(II)=Cys единицами. Все Cys вклю=
чаются в связывание металлов (рис. 3).
МТн не содержат почти никаких правиль=
ных элементов вторичной структуры.
Молекулярная генетика
МТн = генетически полиморфное
белковое семейство с подсемействами,
подгруппами и изоформами. У позвоноч=
ных животных все гены МТн разделены на
5' flanking регион (5’UT), 5' нетранслиру=
емых областей (5’UTR), 3 экзона кодиро=
вания, отделенных 2 интронами и 3'
flanking конец. Млекопитающие облада=
ют генами для четырех подсемейств МТн:
= повсеместно определяемые МТн 1
и МТн 2,
= определяемый в мозгу МТн 3
= определяемый в слоистом сквамоз=
ном эпителии МТн 4.
Все гены расположены на отдель=
ной хромосоме, а именно хромосоме 8 у
мыши и хромосоме 16 у человека [12].
5’UT содержит регулирующие элементы
и среди них одна или более копий ме=
талл=чувствительного элемента (MRE)
[13], который действует как центр связы=
ваниия для формирования белкового
фактора транскрипции (MTF=1) [14], ре=
гулирующего экспрессию гена МТн
Функциональные аспекты
Главной биологической особеннос=
тью МТн является индукция их синтеза
рядом агентов и условий.
Индукция МТн in vivo и in vitro вызы=
вается множеством разных факторов:
свободными радикалами [15], тяжелыми
металлами [16, 17], гамма=излучением
[18], УФ=излучением [19], радиацией
[20], цитокинами острой фазы interleukin=
1, interleukin=6, tumor necrosis factor=a
[21], воспалительными агентами, такими
как липополисахариды (inflammatory
agents such as lipopolysaccharide (LPS))
[22], алкилирующими агентами [23].
При поступлении токсического
агента индукция МТн наблюдается в пер=
вую очередь в печени [24], причем там
синтезируются изоформы МТн=1, МТн=2.
Однако, и другие клетки и ткани, вклю=
чая лимфоциты, моноциты, и лимфоид=
ные ткани, например, тимус, могут также
синтезировать МТн при адекватном сти=
мулировании [25, 26]. МТн=3 индуцирует=
ся в мозге в ответ на окислительный
стресс [27], синтез МТн=4 выражен пре=
имущественно в слоистом сквамозном
эпителии [28].
Массивный рост концентрации МТн
также наблюдается в печени животных,
подвергавшихся физическому напряже=
нию. Физиологический синтез МТн и уве=
личение концентрации МТн происходит
скоротечно в несколько раз во время
пролиферации клетки. МТн обменивает=
ся цинком с zinc=finger белками in vitro и
следовательно, это может косвено под=
Рис. 3. Двухкластерная структура ме-
таллотионеина-ІІ с указаним фрагмен-
тов цистерна, которые участвуют в
комплексообразовании с металлами
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #4 (18), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
47
твердить важную роль МТн для протека=
ния цинк=зависимых процессов, включа=
емых в экспрессию гена.
Сложная мозаика цис=действующих
регуляторных сигналов в виде перемежа=
ющихся коротких “нуклеотидных моти=
вов” выявлена в промоторной зоне генов,
кодирующих металлотионеины млекопи=
тающих [29]. Отравление клеток организ=
ма тяжелыми металлами сопровождает=
ся накоплением металлотионеина благо=
даря усилению транскрипции гена (в
культурах клеток описаны случаи ампли=
фикации этого гена, определяющего их
устойчивость к ядам).
Геном млекопитаюших содержит
несколько генов металлотионеина, раз=
личающихся особенностями регуляции.
В промоторной зоне генов металлотио=
неинов выявлены повторяющиеся девя=
тинуклеотидные последовательности
(“мотив TGCGCTCGG” или его варианты),
наличие которых необходимо для индук=
ции образования металлотионеина в при=
сутствии металлов. Если синтетические
копии повторяющихся девятинуклеотид=
ных элементов вставить в промоторы
других генов, то их экспрессия начнет
зависеть от присутствия металлов. При=
рода непосредственного сигнала (веро=
ятно, белкового комплекса с металлом)
ответственного за активацию гена, оста=
ется невыясненной. Промоторная зона
содержит также “GC=мотивы”, по=види=
мому, обеспечивающие конститутивный
уровень экспрессии гена. Наконец, в со=
ставе промотора содержится регулятор=
ный элемент, отвечающий за активацию
некоторых металлотионеиновых генов
стероидными гормонами = глюкокортико=
идами. В принятой схеме действия сте=
роидных гормонов предполагается, что в
клетках имеются специфические белки=
рецепторы, которые после присоедине=
ния к ним гормона=эффектора способны
взаимодействовать с геном, индуцируя
или усиливая транскрипцию. Были выяв=
лены участки, ответственные за гормоно=
зависимую регуляцию. Последователь=
ность, включающая 15 п.н. и расположен=
ная в положении =250 от кэп=сайта, отве=
чает за индукцию глюкокортикоидами
гена металлотионеина человека. Таким
образом, промоторная область гена ме=
таллотионеина представляет собой мо=
заику регуляторных сигналов в составе
ДНК, с которыми взаимодействуют спе=
цифические белки.
Функциональная роль MTн заключа=
ется в гомеостазе цинкa [30], защите от
активных форм кислорода [31=34] и ток=
сичных ТМ, а также МТн играет сигналь=
ную и регулирующую роль (подробному
описанию этих функций будут посвяще=
ны следующие статьи). MTн также может
участвовать в модуляции иммунных ре=
акций. Эндогенный MTн способен моду=
лировать иммунную реакцию in vivo, а
внутриклеточный MTн модулирует им=
мунную функцию регулированием актив=
ности фактора транскрипции [35].
Эти закономерности наблюдаются
не только у животных разной степени
сложности (от дафний и дрозофил до
млекопитающих и человека), но даже у
растений. Благодаря способности за счет
связывания с МТн накапливать кадмий,
водные организмы (устрицы, мидии)
могут использоваться для оценки эколо=
гической безопасности по кадмию. При
этом уровень МТн является дополнитель=
ным фактором в оценке экологического
риска [36].
Методы исследования функций МТн
Несмотря на активные поиски аль=
тернативных моделей, в настоящее вре=
мя на них удается исследовать in vitro
только отдельные этапы (связывания, ин=
дукции и т.п.) взаимодействия компонен=
тов клетки с тяжелыми металлами [37].
В работе [38] описаны интересные и не=
противоречивые данные об эксперимен=
тах in vitro по металлзависимому индук=
тивному синтезу МТн при воздействии
перекиси водорода. Напротив, авторы
работы [39] на основании масштабных
исследований пришли к противоречивым
результатам при экспериментах in vivo и
in vitro. Авторы сделали вывод, что куль=
тура клеток почек не является адекватной
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
48
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
моделью для изучения нефротоксических
последствий введения Cd=МТн in vivo. В
ходе эксперимента как модель для изу=
чения сравнительной нефротоксичности
Cd=МТн и CdCl
2
использовали культуры
клеток почечного эпителия проксималь=
ных канальцев. Изучали in vitro влияние
CdCl
2
и Cd=МТн на поглощение альфа=
метилглюкозы в культуре эпителиальных
клеток проксимальных канальцев крыс.
50% ингибирование поглощения альфа=
метилглюкозы (IC50) происходило при
воздействии CdCl
2
в концентрации 6
мкмоль/л по сравнению с концентраци=
ей 25 мкмоль/л для Cd=МТн, что свиде=
тельствует о большей токсичности CdCl
2
,
по сравнению с Cd=МТн. Кроме того,
поглощение Cd=МТн эпителиальными
клетками проксимальных канальцев было
намного меньше, чем CdCl
2
. Испытания,
проведенные на клетках линии LLC=PK1,
аналогично показали, что 50 %=ая инги=
бирующая концентрация (IC
50
) для погло=
щения альфа=метилглюкозы была 10
мкмоль/л для CdCl
2
и 25 мкмоль/л для
Cd=МТн. Накопление кадмия в пределах
клеток линии LLC=PK1 было в пять раз
больше при воздействии CdCl
2
, чем при
введении Cd=МТн. Токсические явления
для этого штамма клеток наступали быс=
трее при воздействии CdCl
2
(12 часов),
чем при воздействии Cd=МТн (18 = 24
часа). Проводились эксперименты, ис=
следующие поглощение кадмия апикаль=
ными и базолатеральными сторонами
клетками линии LLC=PK1 в проксималь=
ном канальце. Базолатеральное введе=
ние привело к большему поглощению
кадмия, чем при апикальном введении.
Токсичность была больше при воздей=
ствии CdCl
2
в случае базолатерального
выделения. Эти результаты находятся в
противоречии с результатами многочис=
ленных исследований in vivo, которые
показывали, что комплекс Cd=МТн явля=
ется более нефротоксичным, чем CdCl
2
.
Таким образом, большим числом
исследований, проведеных в разных
странах, доказано, что особую важность
для прогнозирования воздействия тяже=
лых металлов на человека представляют
опыты, проведенные in vivo на теплокров=
ных животных.
Многочисленные работы такого
типа проводятся в последние годы в ла=
бораториях Японии, США, Китая и в на=
шей лаборатории промышленной и эко=
логической токсикологии отдела Гигиены
и токсикологии НИИ медицины транспор=
та.
В таких экспериментах животным
вводят соли ТМ или экзогенные комплек=
сы тяжелых металлов с металлотионеи=
ном, а также проводят индукцию синтеза
эндогенного МТн предварительным вве=
дением нетоксичной концентрации эле=
ментов=индукторов синтеза (эссенциаль=
ных Zn, Se, Cu или токсичных Cd, Hg)
перед введением токсической дозы ТМ.
В работе [40] оценили накопление
ртути в почках и печени, внутрипочечное
распределение ртути, а также выделение
ртути с мочой и фекалиями у крыс, кото=
рым вводили внутривенно нетоксичную
дозу ртути 0,1 мкмоль/кг в форме двух=
лористой ртути (HgCl
2
) или комплекса
ртути=МТн (Hg=МТн). Между 6 и 72 часа=
ми после инъекции концентрация ртути
в почках крыс, которым вводили Hg=МТн,
была значительно больше, чем у крыс,
которым вводили HgCl
2
. Самое большое
различие в концентрации ртути в почках
между двумя группами крыс было обна=
ружено через 6 часов после инъекции. В
почках экспериментальных групп крыс,
коре и внешней полосе внешнего мозго=
вого слоя были обнаружены самые высо=
кие концентрации ртути у крыс, которым
вводили Hg=МТн. Никаких различий не
было обнаружено между двумя экспери=
ментальными группами относительно
концентрации ртути в почечной внутрен=
ней полосе внешнего мозгового слоя и
внутреннего мозгового слоя после 72
часов экспозиции. Содержание ртути в
крови и печени уменьшилось через ка=
кое=то время в обеих группах крыс, но
было всегда значительно больше в кро=
ви и печени крыс, которым вводили
HgCl
2
. Крысы, которым вводили Hg=МТн
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #4 (18), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
49
в течение 72 часов, выделяли в восемь
раз большее количество ртути в моче,
чем соответствующие крысы, которым
вводили HgCl
2
. Эти данные указывают,
что может быть уменьшена канальцевая
реабсорбция отфильтрованного Hg?МТн
и/или трубчатая секреция ртути у крыс,
которым вводили Hg?МТн. Напротив,
крысы, которым вводили HgCl
2
выделяли
значительно больше ртути в кале в тече?
ние того же самого периода времени,
чем соответствующие крысы, которым
вводили Hg?МТн. Т.о. накопление ртути в
почках и печени, выделение ртути с мо?
чой и фекалиями, измененяются значи?
тельно, когда неорганическая ртуть при?
меняется внутривенно как комплекс с
МТн. Похожие данные получены ранее
авторами [41]. Эти данные кажутся очень
логичными и идеально иллюстрируют
нашу гипотезу. Действительно, при вве?
дении хлорида ртути требуется некото?
рое время на пере?
распределение рту?
ти с формировани?
ем прочного комп?
лекса Hg?МТн, кото?
рый и участвует в
дальнейшем в мета?
болизме ртути. Как
известно [24], ос?
новным местом син?
теза МТн и переком?
плексообразования
комплексов ртуть?
глутатион или ртуть
альбумин в комплек?
сы Hg?МТн является
печень. Таким обра?
зом, в первые не?
сколько часов после
введения концент?
рация ртути в клет?
ках печени макси?
мально высока. Эти
выводы соответству?
ют полученным нами
[42] ранее экспери?
ментальным данным
о кинетике первич?
ного и вторичного
распределения рту?
ти (рис. 4).
Уровни содер?
жания ртути в крови
начинают увеличи?
ваться сразу после
момента экспозиции
(рис. 5), достигают
максимума через 1
час, после чего сни?
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Время, ч
О
т
н
о
с
.
е
д
.
Кровь
Печень
Почки
Моча
Рис. 4. Зависимость содержания общей ртути в некоторых
органах животных от времени (крысы, Hg(NO3)2 внутриже-
лудочно, остро — 0,1 мг/кг по металлу), отн. ед.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10
Время, ч
О
тн
о
с
и
т.
е
д
.
Кровь
Печень
Почки
Моча
Рис. 5. Зависимость содержания общей ртути в некоторых
органах животных от времени (крысы, C2H5HgCl внутриже-
лудочно, остро — 0,1 мг/кг по металлу), отн.ед.
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
50
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
жаются. Рост уровней ртути в печени,
почках и моче происходит монотонно,
без экстремумов, однако не сразу после
экспозиции, а спустя некоторое время
(содержание Hg в тканях выражено в от=
носительных единицах (максимальное
значение принято за 100 %)).
Интересно, что при внутрижелудоч=
ном введении разных соединений ртути
из расчета 0,1 мг/кг (по металлу) в тече=
ние 30 дней 6 раз в неделю основным
депо этого металла служат почки и пе=
чень, содержание металлотионеина в ко=
торых максимально. Накопления Hg в
крови и депонирования в костной ткани
практически не происходит.
Таким образом видно, что накопле=
ние ртути в печени, если рассчитывать на
орган в целом, превышает этот показа=
тель в почках.
Заметных отличий в накоплении
ртути при экспозиции неорганическими
ее производными не наблюдается. Ана=
логичные отличия при экспозиции орга=
ническими соединениями ртути также не=
большие, разница в накоплении между
органическими и неорганическими со=
единениями более существенна. В слу=
чае использования органических экспо=
зиционных агентов увеличивается накоп=
ление ртути в почках, головном мозге и
селезенке. Изменения в накоплении ме=
талла в печени, крови и в костной ткани
несущественны.
Индуктором синтеза металлотионе=
ина выступают бионеорганические ком=
плексы ртути (т.е. такие, в которых ртуть
связана с белками и пептидами через
кислород, серу или азот, а не через угле=
род, в отличие от тимеросала и метилр=
тути). Для биотрансформации метил= и
этилртути требуется дополнительное
время [43]. Этим обеспечивается осо=
бенно важное в первые часы после зат=
равки постепенное высвобождение это=
го элемента и переход его в состояние,
в котором он может вызывать индуктив=
ный синтез МТн. Таким образом обеспе=
чивается более полное связывание рту=
ти при введении металорганических со=
единений ртути. Кроме того, основным
местом биотрансформации металлорга=
нических соединений ртути в металлне=
органические является печень. Она же
выступает основным местом синтеза МТн
и образования комплекса Ме=МТн.
Аналогичные исследования, прове=
денные нами ранее для неорганических
соединений кадмия, описаны в [43], при
этом подтверждены известные литера=
турные даные [44, 45] об отличиях в ме=
жорганном распределении Cd, а также о
наивысшем накоп=
лении этого метал=
ла в ткани почек.
Кроме того
нами была изучена
кинетика измене=
ния концентрации
МТн в крови живот=
ных контрольной и
опытных групп (рис.
6).
Как можно ви=
деть из приведен=
ных на рисунке дан=
ных, наблюдается
монотонный рост
концентрации МТн
в крови в зависимо=
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30
Время, дни
пм
ол
ь/
г
Хлорид Cd
Нитрат Hg
Рис. 6. Содержание МТН в крови крыс при разных сроках
экспозиции солями кадмия и ртути в дозе 0,1 мг/кг
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #4 (18), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
51
сти от времени эксперимента (то есть от
введенной дозы) при экспозиции как рту5
тью, так и кадмием.
По мере связывания в комплексы
Hg5МТн происходит транспорт ртути в
почки и выведение ртути после деграда5
ции в лизосомах нефроэпителия. Ртуть,
которая не успела образовать комплекс,
поражает клетки печени (показано, что
комплекс Hg5МТн обладает гораздо
меньшей гептоксичностью) и выводится
с калом. Поэтому при введении солей
ртути выведение с калом превышает вы5
ведение с мочой.
Аналогичные результаты получены в
работе [46]. Крысам5самцам вводили
подкожно 0,6 Cd мг/кг/день 5 дней в не5
делю в течение 2, 4, 6,
и 8 недель. По оконча5
нии эксперимента в
печени и почках опре5
деляли содержание
МТн, кадмия, цинка и
меди, а также прово5
дили морфологичес5
кие исследования.
Морфологические из5
менения были найде5
ны в почках, но не
найдены в печени.
Самое раннее ультра5
структурное измене5
ние состояло в изме5
нении структуры мие5
лина в вакуолях в ци5
топлазме клеток эпи5
телия проксимальных
канальцев, что отра5
жало дегенерацию
мембран. Это изме5
нение произошло
после 4 недель при
общем содержании
кадмия в почках 801 ±
25 нмоль/г (89,9 мкг/
г) или 390 нмоль/г
(43,7 мкг/г) кадмия,
не связанного с МТн.
Подобные изменения
наблюдались после 6 недель, но после 8
недель наблюдался центральный клеточ5
ный некроз и внутритканевый фиброз.
Другие ультраструктурные изменения
состояли в изменении митохондрий и
увеличении количества микротелец. Со5
держание общего кадмия в почках после
экспонирования в течение 8 недель было
1827 ± 48 нмоль/г (215,3 ± 5,8 мкг/г) или
628 нмоль/г (70,2 мкг/г) кадмия, не свя5
занного с МТн. Общее содержание кад5
мия было более высоко в печени, чем в
почках, но распределение между связан5
ным и несвязанным кадмием отличалось
в этих двух органах. Фракция, не связан5
ная с МТн, увеличилась со временем эк5
спонирования и в печени, и в почках. Од5
нако, полное содержание кадмия в пече5
Таблица 1
Содержание ртути в органах белых крыс после экспозиции разными
соединениями ртути (0,1 мг Hg на кг; 30 дней; внутрижелудочно; n = 3; P = 0,95)
Содержание ртути, мг/кг
Токсичный
агент Печень Почки
Головной
мозг
Селезен. Сердце Кровь
Бедр.
кость
Етилмеркур-
хлорид
4,44 ±
0,11
23,31 ±
0,38
3,05 ±
0,06
4,11 ±
0,10
1,23 ±
0,03
0,19 ±
0,01
0,08 ±
0,01
Тимеросал
4,58 ±
0,10
19,13 ±
0,32
2,56 ±
0,06
4,04 ±
0,07
0,94 ±
0,02
0,16 ±
0,01
0,07 ±
0,01
Хлорид ртути
3,83 ±
0,07
13,01 ±
0,23
0,28 ±
0,01
2,70 ±
0,06
0,77 ±
0,02
0,12 ±
0,01
0,06 ±
0,01
Нитрат ртути
4,23 ±
0,10
13,81 ±
0,29
0,30 ±
0,01
3,00 ±
0,07
0,84 ±
0,02
0,13 ±
0,01
0,07 ±
0,01
Фосфат ртути
4,31 ±
0,08
15,47 ±
0,25
0,30 ±
0,01
3,10 ±
0,07
0,89 ±
0,02
0,13 ±
0,01
0,07 ±
0,01
Ацетат ртути
3,61 ±
0,08
12,36 ±
0,22
0,26 ±
0,01
2,54 ±
0,05
0,71 ±
0,02
0,11 ±
0,01
0,06 ±
0,01
Контр. группа
0,12 ±
0,01
0,14 ±
0,01
0,07 ±
0,01
0,08 ±
0,01
0,02 ±
0,01
0,01 ±
0,01
0,01 ±
0,01
Таблица 2
Общее содержание ртути в органах белых крыс после экспозиции разными
соединениями ртути (0,1 мг Hg на кг; 30 дней; пероральный; n = 3; P = 0,95)
Содержание в органах, мкг (по металлу)
Токсичный агент
Печень Почки
Головной
мозг
Селезенка Сердце
Етилмеркурхлорид
44,43 ±
0,81
34,10 ±
0,69
5,51 ±
0,10
3,31 ±
0,07
0,94 ±
0,02
Тимеросал
44,81 ±
0,92
28,20 ±
0,45
4,99 ±
0,10
2,98 ±
0,06
0,86 ±
0,02
Хлорид ртути
37,98 ±
0,75
21,44 ±
0,46
0,47 ±
0,01
2,17 ±
0,04
0,61 ±
0,02
Нитрат ртути
38,01 ±
0,84
22,11 ±
0,47
0,55 ±
0,02
2,24 ±
0,04
0,66 ±
0,02
Фосфат ртути
41,48 ±
0,79
26,06 ±
0,56
0,58 ±
0,02
2,27 ±
0,05
0,79 ±
0,02
Ацетат ртути
35,07 ±
0,68
20,01 ±
0,37
0,48 ±
0,01
1,85 ±
0,04
0,65 ±
0,02
Контр. группа
1,09 ±
0,03
0,20 ±
0,01
0,12 ±
0,01
0,06 ±
0,01
0,02 ±
0,01
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
52
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
ни не превышало потенциально доступ5
ных связывающих сайтов МТн, тогда как
полный кадмий действительно превышал
потенциально доступные связывающие
сайты МТн в почках, где произошли и
патологические изменения. Авторы дела5
ют вывод, что дегенерация клеточных
мембран 5 ранний клеточный эффект от
экспонирования кадмием 5 сопровожда5
ется позже токсическим действием на
органеллы, вызывает клеточный некроз и
внутритканевый фиброз. Индуцирован5
ная кадмием клеточная токсичность, ве5
роятно, в основном определяется фрак5
цией кадмия в почке, которая не связана
с МТн, а не общим содержанием кадмия.
Этот вывод находится в соответ5
ствии с нашей [47] теорией лизосомаль5
ной деградации комплекса Cd5МТн, при
которой разрушение этого комплекса в
лизосомах нефроэпителия сопровожда5
ется выделением водорастворимых низ5
комолекулярных соединений, которые
обладают гораздо более сильным по5
вреждающим действием на клеточные
органеллы. В то же время низкомолеку5
лярные комплексы кадмия фильтруются
в почечных канальцах и могут быть вы5
ведены с мочой. Выведение же с мочой
комплекса Cd5МТн свидетельствует об
имеющих место повреждениях клеточных
мембран и нарушении фильтрующей спо5
собности почек, и является частным слу5
чаем протеинурии и ферментурии. Дру5
гим способом элиминации кадмия и рту5
ти может быть выведение отшелушенных
клеток эпителия, содержащих высокие
концентрации ТМ.
В работе [48] изучали отдаленные
последствия воздействия кадмия на пе5
чень и почки. Крысам вводили хлорид
кадмия (0,228 мг Cd/кг в течение 3 дней
в неделю интраперитонеально) в течение
одного года. Значительное накопление
кадмия наблюдалось в печени (183 ± 40
мкг/г печени) и почках (92 ± 17 мкг/г
почек). У экспериментальных крыс были
значительно увеличены азот мочевины и
уровни креатинина в сыворотке, в то вре5
мя как функции печени были минималь5
но повреждены. Гистологические наблю5
дения в печени показали внутритканевой
фиброз с минимальным клеточным не5
крозом, в паренхиме почек наблюдалась
дегенерация проксимальных канальцев и
инфильтрация воспалительных клеток.
Перекисное окисление липидов в пече5
ни и почках, оцененное с помощью ТБК,
не показало никаких различий между
экспонированными кадмием крысами и
контрольными группами. Содержание
глутатиона было значительно увеличено
у экспонированных кадмием крыс по
сравнению с контрольными группами.
Авторы считают, что увеличенные уровни
глутатиона в печени могут внести частич5
ный вклад в профилактику серьезных
проявлений гепатотоксичности во время
хронического экспонирования кадмием,
в то время как нефротоксичность, выз5
ванняая кадмием, не может быть предот5
вращена глутатионом. Авторы этой рабо5
ты не изучали связывание кадмия с МТн,
хотя следует предположить, что введение
в течение года соли кадмия индуцирова5
ло синтез металлотионеина по сравне5
нию с контрольной группой. К сожале5
нию, не известна методика, по которой
авторы определяли содержание глутати5
она, потому что применяемая обычно
методика по количеству свободных –SH
групп не позволяет различить МТн и глу5
татион.
Аналогичные данные приводятся
авторами в статье [49]. В отличие от од5
нократного введения, хроническое экс5
понирование неорганическими соедине5
ниями Cd приводит к повреждению по5
чек. Однако и однократная инъекция ком5
плекса Cd5металлотионеин (Cd5MTн)
приводит к повреждению почек. Вероят5
ное, именно связывание Cd в Cd5MTн от5
вечает за хронический нефротоксичес5
кий эффект Cd. Для понимания механиз5
мов Cd5MTн5индуцируемой нефроток5
сичности было исследовано интраре5
нальное распределение 109Cd5MTн.
109CdMTн, выделенный из крысиной пече5
ни, был введен мышам в ненефротокси5
ческой дозе (0,1 мг CD/кг, iv). Радиоак5
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #4 (18), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
53
тивность в почке достигала максималь5
ного уровня (85 % дозы) уже через 30
минут после введения и оставалась по5
стоянной до 7 дней после инъекции. 109Cd
в основном находился в коре почки. Све5
товая микроскопическая ауторадиогра5
фия почки показала, что в пределах коры
109Cd распределен избирательно в S1 и
S2 сегментах проксимальных извитых ка5
нальцев. В пределах S1 и S2 сегментов,
концентрация 109Cd в основных и апи5
кальных частях клеток была сопоставима
после ненефротоксической дозы Cd5
MTн, а после нефротоксической дозы
(0,3 мг Cd/кг) радиоактивность была из5
бирательно распределена в апикальной
части клеток. Напротив, исследование
методом световой микроскопической
ауторадиографии, показало, что 109Cd при
введении 109CdCl
2
был более равномерно
распределен по проксимальным каналь5
цам. Кроме того, после воздействия
большой дозы неорганического Cd (3 мг
Cd/кг), подобная концентрация Cd была
найдена в извитых и прямых проксималь5
ных канальцах. Эти данные подтвержда5
ют гипотезу, что нефротоксичность, ин5
дуцируемая Cd5MTн, объясняется, по
крайней мере частично, предпочтитель5
ным поглощением Cd5MTн в S1 и S2 сег5
ментах проксимальных канальцев.
Авторы [50] изучили вызванную Cd
подострую нефротоксичность и систему
выведения кадмия у крыс. Самцам кры5
сы Спрагу5Долей подкожно вводили Cd
в дозе 0,6 мг/кг в сутки в течение 3, 5 и
8 недель. Концентрацию Cd в моче, сы5
воротке и почках измеряли атомно5аб5
сорбционной спектрофотометрией. Не5
фротоксичность оценивали по концент5
рации beta525микроглобулина в моче
(B2MG) и гистопатологическим результа5
там. Апоптозные клетки выявляли введе5
нием меченых атомов и базировались на
уровне активности каспазы53. Нефроток5
сичность была обнаружена после 4 не5
дель воздействия Cd по появлению моче
Cd и beta525микроглобулина. Концентра5
ция Cd в ткани увеличивалась линейно в
течение 8 недель воздействия Cd. Кон5
центрация Cd в почках не изменялась в
35недельной группе экспозиции, но
уменьшилась после прекращения введе5
ния Cd в 55недельной группе экспозиции,
что предполагает активный механизм
выделения Cd, начавшийся после 45ой
недели. Пороговая концентрация Cd при
проявлении нефротоксичности была 150
мкг/г влажной ткани, при такой концент5
рации гистологически наблюдалось по5
вреждение трубочек. Хотя в почках
наблюдался главным образом некроз,
апоптоз наблюдался на 4 и 5 неделе, до
развития почечного тубулярного некроза.
Вызванная Cd токсичность изучалась так5
же при воздействии Cd на культуру тубу5
лярных клеток человеческой почки. In
vitro обнаруживался пик активности кас5
пазы53 при достижении пороговой кон5
центрации Cd. Сделан вывод, что кадмий
был фактически выведен из тела эксфо5
лиацией поврежденных почечных трубча5
тых клеток, в которых развился фокусный
тубулярный некроз после того, как кон5
центрация Cd в почках достигла порога.
Апоптоз может включиться в стабилиза5
цию вызванной Cd нефротоксичности.
Ранним проявлением нефротоксич5
ности является кальцийурия, возникаю5
щая спустя несколько часов после инъ5
екции Cd5MTн крысам. Защита против
кальцийурии и протеинурии (которая на5
блюдается позже) достигается предвари5
тельной обработкой Cd, который вызыва5
ет синтез МТн. В эксперименте, одной
группе животных предварительно вводи5
ли CdCl
2
, чтобы вызвать синтез МТн.
Группу сравнения оставляли без предва5
рительной обработки. Распределение Cd
при обычной нефротоксической дозе
109Cd5MTн было изучено гель5хроматог5
рафией в субклеточных фракциях почеч5
ной коры в обеих группах. В первой груп5
пе животных (которым предварительно
вводили кадмий), 109Cd в плазматической
мембране и микросомальных фракциях
клеток коры почек был главным образом
связан с МТн и другими низкомолекуляр5
ными белками через 4 часа. Во второй
(необработанной) группе животных глав5
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
54
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
ная часть 109Cd была связана с высокомо5
лекулярными белками. Эти результаты
указывают, что мембранные белки могут
быть важными целями для Cd при стиму5
лировании нефротоксичности и что свя5
зывание Cd с МТн (и другими низкомо5
лекулярными белками) может быть меха5
низмом защиты [51].
В принципе, можно предположить,
что существуют взаимодействия между
медью, цинком и Cd, которые влияют на
токсичность Cd in vivo. В работах [52, 53]
изучали распределение этих металлов в
печени и корковом веществе почки и их
выделение с мочой. Шестьдесят крыс5
самцов Вистар были разделены на 10
групп. Вводили подкожно цинк (0 или 25
мг/кг массы тела), медь (0 или 12,5 мг/
кг) и Cd5MTн (0,1 или 0,4 мг Cd/кг). Кры5
сам вводили цинк и/или медь за 24 часа
до инъекции Cd5MTн. После инъекции
Cd5MTн уровень задержания Cd заметно
снижался в корковом веществе почки и
увеличивался в печени при предвари5
тельной обработке медью, в то время как
у этих крыс выделение Cd с мочой было
значительно ниже. Уровни эндогенного
цинка в корковом веществе почки и пе5
чени увеличились значительно у крыс,
которым предварительно вводили медь.
Синтез МТн в печени и корковом веще5
стве почки индуцировался более эффек5
тивно медью, чем цинком.
Таким образом, анализ литературы
и собственные исследования позволяют
сделать следующие выводы:
1. За счет своего строения (первичной
и вторичной струтуры белка) МТн об5
ладает способностью связывать
двухвалентные ионы тяжелых метал5
лов.
2. Прочность связывания цинка, меди,
кадмия, ртути с МТН значительно
превышает таковую для связывания
этих металлов с другими высокомо5
лекулярными (альбумин) и низкомо5
лекулярными (например, глутатион)
соединениями.
3. Тяжелые металлы выступают индук5
торами синтеза МТн.
4. Комплексы металл5МТн разрушают5
ся в лизосомах.
5. Связывание ТМ с МТн в прочные ком5
плексы происходит в основном в ге5
патоцитах. Это связывание помогает
снизить гепатотоксическое действие
ТМ.
6. Комплекс металл5МТн при деграда5
ции в лизосомах нефроэпителиаль5
ных клеток способен вызывать их
апоптоз. Для получения нефротокси5
ческого эффекта достаточно введе5
ния более низкой концентрации ком5
плекса кадмий5МТн (в пересчете на
металл), чем неорганической соли
кадмия.
Литература
1. Шафран Л.М., Пыхтеева Е.Г., Боль5
шой Д.В. Токсикология металлов в
решении задач охраны здоровья на5
селения и окружающей среды // Ж.
Причерноморський екологічний бюл5
летень, 2003. – № 1(7) – С. 935100.
2. Большой Д.В., Пыхтеева Е.Г., Шафран
Л.М. Тяжелые металлы – извечная
проблема токсикологии // Здоровье
и окружающая среда / Сборник науч5
ных трудов к 755летию НИИ санита5
рии и гигиены. 5 Минск. 5 2002. 5 С.
1165121.
3. Mori K, Yoshida K, Hoshikawa S, Ito S,
Yoshida M, Satoh M, Watanabe C.
Effects of perinatal exposure to low
doses of cadmium or methylmercury on
thyroid hormone metabolism in
metallothionein5deficient mouse
neonates. 5 Toxicology. 2006, Nov 10;
228(1):77584.
4. Yoshida M, Shimizu N, Suzuki M,
Watanabe C, Satoh M, Mori K, Yasutake
A. Emergence of delayed
methylmercury toxicity after perinatal
exposure in metallothionein5null and
wild5type C57BL mice. Environ Health
Perspect. 2008, Jun; 116(6):746551.
5. Yoshida M, Watanabe C, Horie K, Satoh
M, Sawada M, Shimada A.
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #4 (18), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
55
Neurobehavioral changes in
metallothionein5null mice prenatally
exposed to mercury vapor. 5 Toxicol
Lett. 2005, Mar 15; 155(3):36158.
6. Helston RM, Phillips SR, McKay JA,
Jackson KA, Mathers JC, Ford D. Zinc
transporters in the mouse placenta
show a coordinated regulatory
response to changes in dietary zinc
intake. 5 Placenta. 2007 May5Jun; 28(55
6):437544.
7. Yang J, Kunito T, Anan Y, Tanabe S,
Miyazaki N. Subcellular distribution of
trace elements in kidney of a mother5
fetus pair of Dall’s porpoises
(Phocoenoides dalli) 5 Chemosphere.
2008, Jan; 70(7):1203510.
8. Патент України на корисну модель №
60439 А UA, МПК A61B5/145, A61B10/
00, Спосіб визначення металотіонеї5
ну в біологічних об’єктах / Шафран
Л.М., Тимофеєва С.В., Шерер В.В.,
Пихтєєва О.Г., Большой Д.В, Одесь5
кий державний медичний університет
5 № 2002065242; Заявлений
25.06.2002; Опубл. 15.10.2003 Бюл.
№ 10
9. Metallothionein5determination in
biological materials: interlaboratory
comparison of 5 current methods.
Dieter H.H., Mоller L., Abel J., Summer
K.H. 5 EXS 5 1987 V. 52 p. 3515358
10. МВ 10.1511552005 «Візначення вмісту
ртуті в об’єктах навколишнього сере5
довища і біологічних матеріалах»
11. Fowler B.A., Hildebrand C.E., Kojima Y.
& Webb M. – Experientia Suppl. – V. 52,
– Р.19522 – 1987.
12. Quaife C.J., Findley S.D., Erickson J.C.,
Froelick G.J., Kelly E.J., Zambrovic B.P.
& Palmiter R.D. – Biochemistry – V. 33.
– Р.725057259 – 1994.
13. Stuart G.W., Searle P.F. & Palmiter R.D.
– Nature – V. 317 – Р.8285831 – 1985.
14. Brugnera E., Georgiev O., Radtke F.,
Heuchel R., Baker E., Sutherland G.R.
& Schaffner W. – Nucleic. Acids. Res. –
V. 22 – Р.316753173 – 1994.
15. Iszard, M. B., Liu, J., and Klaassen, C.
D.// Effect of several metallothionein
inducers on oxidative stress defense
mechanisms in rats. – Toxicology – 104.
– Р. 25–33 – 1995.
16. Habeebu S. S., Liu J., Liu Y. and
Klaassen C. D. //Metallothionein5null
mice are more sensitive than wild5type
mice to liver injury induced by repeated
exposure to cadmium. – Toxicol. Sci. –
V. 55 – Р.223–232. – 2000.
17. Habeebu S. S., Liu J., Liu Y., and
Klaassen C. D. //Metallothionein5null
mice are more susceptible than wild5
type mice to chronic CdCl(2)5induced
bone injury. – Toxicol. Sci. – V. 56 –
Р.211–219 52000.
18. Morcillo M. A., Rucandio M. I., and
Santamaria J. //Effect of gamma
irradiation on liver metallothionein
synthesis and lipid peroxidation in rats.
Cell Mol. Biol. (Noisy5le5grand) – V. 46.
– Р.435–444. – 2000.
19. Reeve V. E., Nishimura, N., Bosnic M.,
Michalska A. E., and Choo K. H. //Lack
of metallothionein5I and 5II exacerbates
the immunosuppressive effect of
ultraviolet B radiation and cis5urocanic
acid in mice. – Immunology. – V. 100 –
Р.399–404. – 2000.
20. Vukovic, V., Pheng, S. R., Stewart, A.,
Vik, C. H., and Hedley, D. W. //
Protection from radiation5induced DNA
single5strand breaks by induction of
nuclear metallothionein. – Int. J. Radiat.
Biol. – V. 76 – Р.757–762. – 2000.
21. Sato, M., Sasaki, M., and Hojo, H.//
Differential induction of metallothionein
synthesis by interleukin56 and tumor
necrosis factor5alpha in rat tissues. Int.
J. Immunopharmacol. – V.16. – Р. 187–
195. 51994.
22. Leibbrandt, M. E., and Koropatnick, J.
//Activation of human monocytes with
lipopolysaccharide induces
metallothionein expression and is
diminished by zinc.5 Toxicol. Appl.
Pharmacol. – V. 124 – Р.72–81 51994.
23. Kotsonis F. N., and Klaassen C. D.//
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
56
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
Increase in hepatic metallothionein in
rats treated with alkylating agents. –
Toxicol. Appl. Pharmacol. – V. 51 –
Р.19–27 – 1979.
24. Quaife, C. J., Cherne, R. L., Newcomb,
T. G., Kapur, R. P., and Palmiter, R. D. /
/Metallothionein overexpression
suppresses hepatic hyperplasia
induced by hepatitis B surface antigen.
– Toxicol. Appl. Pharmacol. – V. 155. –
Р. 107–116. – 1999.
25. Leibbrandt M. E., and Koropatnick J. /
/Activation of human monocytes with
lipopolysaccharide induces
metallothionein expression and is
diminished by zinc. Toxicol. Appl.
Pharmacol. – V. 124 – Р. 72–81. – 1994.
26. Yurkow, E. J., and Makhijani P. R. //Flow
cytometric determination of
metallothionein levels in human
peripheral blood lymphocytes – Р. Utility
in environmental exposure assessment.
– J. Toxicol. Environ. Health – V. 54 – Р.
445–457 – 1998.
27. Palmiter R. D., Findley S. D., Whitmore
T. E., and Durnam D. M. //MT5III, a
brain5specific member of the
metallothionein gene family. – Proc.
Natl. Acad. Sci. U.S.A. – V. 89 – Р.
6333–6337 – 1992.
28. Quaife C. J., Findley S. D., Erickson J.
C., Froelick G. J., Kelly E. J.,
Zambrowicz B. P., and Palmiter R. D. /
/Induction of a new metallothionein
isoform (MT5IV) occurs during
differentiation of stratified squamous
epithelia. – Biochemistry – V. 33 – Р.
7250–7259 – 1994.
29. Andrews G. K. – Prog. Food Nutr. Sci. 5
№ 14 – Р.1935258 – 1990.
30. Dalton T. D., Fu K., Palmiter R. D.,
Andrews G. K. – J. Nutr. – V. 126 –
Р.8255833 – 1996.
31. Tamai K. T., Gralla E. B., Ellerby L. M.,
Valentine J. S., Thiele D. J. //Proc. Natl.
Acad. Sci. U.S.A. – V. 90 – Р.801358017
– 1993.
32. Lazo J. S., Kondo Y., Dellapiazza D.,
Michalska A. E., Choo K. H. A., Pitt B.
R. – J. Biol. Chem. – V. 270 – Р. 55065
5510 – 1995.
33. Schwarz M. A., Lazo J. S., Yalowich J.
C., Reynolds I., Kagan V. E., Tyurin V.,
Kim Y.5M., Watkins S. C., Pitt B. R.// J.
Biol. Chem. – V.269 – Р. 15238515243
– 1994.
34. Guan R, Wang WX.Comparison between
two clones of Daphnia magna: effects
of multigenerational cadmium exposure
on toxicity, individual fitness, and
biokinetics. 5 Aquat Toxicol. 2006, Mar
10; 76(354):217529.
35. K.C.Crowthers, V. Kline, C. Giardina,
M.A. Lynes// Augmented humoral
immune function in metallothionein5null
mice.//Toxicology and Applied
Pharmacology –V. 166, № 3 – P. 1615
172 – 2000.
36. Шафран Л.М., Большой Д.В., Пыхте5
ева Е.Г., Тимофеева С.В. Роль метал5
лотионеинов в биомониторинге заг5
рязнения окружающей среды тяже5
лыми металлами // Сб.: “Гигиена на5
селенных мест”.5 К.: 2000.5Вып. 37. 5
С. 1905193.
37. Д.В.Большой, Е.Г.Пыхтеева,
Л.М.Шафран. Связывание ионов рту5
ти (II) белками in vitro. Гігієна населе5
них місць. – Выпуск 44, 2004. С. 2035
207
38. Activity of Metal5Responsive
Transcription Factor 1 by Toxic Heavy
Metals and H
2
O
2
In Vitro Is Modulated
by Metallothionein. Bo Zhang, Oleg
Georgiev, Michael Hagmann, Зagatay
Gьnes, Mirjam Cramer, Peter Faller,
Milan Vasбk, and Walter Schaffner 5
Molecular and Cellular Biology,
December 2003, p. 847158485, Vol. 23,
No. 23
39. Liu J., Liu Y., Klaassen C.D.//
Nephrotoxicity of CdCl2 and Cd5
Metallothionein in Cultured Rat Kidney
Proximal Tubules and LLC5PK1 Cells –
Toxicology and Applied Pharmacology
– V. 128, №. 2 – Р. 2645270 – 1994.
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #4 (18), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
57
40. R.K.Zalups, M.G.Cherian, D.W.Barfuss/
/ Mercury5metallothionein and the renal
accumulation and handling of mercury/
/ Toxicology/ V 83 5 N 153 5 P 615785
1993
41. J.P.Groten, J.H. Koeman, J.H.
van_Nesselrooij, J.B. Luten, J.M.
Fentener_van_Vlissingen, W.S.
Stenhuis, P.J. van_Bladeren//
Comparison of renal toxicity after long5
term oral administration of cadmium
chloride and cadmium5metallothionein
in rats.// Fundamental and Applied
Toxicology 5 V 23 5 N 4 5 P 544552 51994
42. Большой Д.В. Гігієнічне значення
особливостей токсикокінетики, ток5
сикодинаміки і біотрансформації ма5
лих доз ртуті. Автореферат дисертації
на здобуття наук. ступ. кандидата
біол. наук за спец. 14.02.01 – гігієна.
Київ. 2007 р.
43. Большой Д.В. Токсикокинетика и ток5
сикодинамика кадмия и ртути // Екс5
периментальна та клінічна фізіологія
і біохімія, 2004. 5 № 1 (25).– С. 47553.
44. Swiergosz5Kowalewska R. Cadmium
distribution and toxicity in tissues of
small rodents. Microsc. Res. Tech.
2001. Nov 1; 55(3):208522.
45. Основные показатели физиологичес5
кой нормы у человека: руководство
для токсикологов / под ред. И.М.Т5
рахтенберга. – Киев, ИД «Авиценна»,
2001. 372 с.
46. R.A. Goyer, C.R. Miller, S.Y. Zhu, W.
Victery// Non5metallothionein5bound
cadmium in the pathogenesis of
cadmium nephrotoxicity in the rat. – J.
Toxicology and Applied. Pharmacology
– V. 101, № 2 – P. 2325244 – 1989.
47. Шафран Л.М., Большой Д.В., Пыхте5
ева Е.Г., Третьякова Е.В. Роль лизо5
сом в механизме защиты и повреж5
дения клеток при действии тяжёлых
металлов. // Современные проблемы
токсикологии. 5 № 3, 2004. С. 17524.
48. T. Kamiyama, H. Miyakawa, J.P. Li, T.
Akiba, J.H. Liu, J. Liu, F. Marumo, C.
Sato// Effects of one5year cadmium
exposure on livers and kidneys and their
relation to glutathione levels. –
Research Communications in Molecular
Pathology and Pharmacology – V. 88,
№ 2 – P. 1775186 – 1995.
49. C. Dorian, V.H. Gattone, C.D. Klaasen/
/ Renal cadmium deposition and injury
as a result of accumulation of cadmium5
metallothionein (CdMT) by the proximal
convoluted tubules – A light
microscopic autoradiography study with
109CdMT. – Toxicology and Applied
Pharmacology –V. 114, № 2 – P. 1735
181 – 1992.
50. Aoyagi T., Hayakawa K., Miyaji K.,
Ishikawa H., Hata M.// Cadmium
nephrotoxicity and evacuation from the
body in a rat modeled subchronic
intoxication – Int. J. Urol. – V. 10(6) – Р.
3325338 – 2003.
51. G.F.Nordberg, T. Jin, M. Nordberg//
Subcellular targets of cadmium
nephrotoxicity – Р. cadmium binding to
renal membrane proteins in animals
with or without protective
metallothionein synthesis/
Environmental Health Perspectives – V.
102, Suppl 3 – P. 1915194 – 1994.
52. X.Liu, T. Jin, G.F. Nordberg, M.
Sjostrom, Y. Zhou// Influence of zinc
and copper administration on metal
disposition in rats with cadmium5
metallothionein5induced nephrotoxicity/
/J Toxicology and Applied
Pharmacology – V. 126, № 1 – P. 84590
– 1994.
53. X.Y.Liu, T.Y. Jin, G.F. Nordberg, S.
Rannar, M. Sjostrom, Y. Zhou// A
multivariate study of protective effects
of Zn and Cu against nephrotoxicity
induced by cadmium metallothionein in
rats. 5Toxicology and Applied
Pharmacology – V. 114, № 2 – P. 2395
245 – 1992.
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 4 (18), 2009 г.
58
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE # 4(18), 2009
Резюме
МЕТАЛОТІОНЕЇН: БІОЛОГІЧНІ ФУНКЦІЇ.
РОЛЬ МЕТАЛОТІОНЕЇНУ В ТРАНСПОРТІ
МЕТАЛІВ В ОРГАНІЗМІ
Пихтєєва О.Г.
На підставі аналізу літератури і
власних досліджень показано, що за ра5
хунок своєї будови (первинної і вторин5
ної структури білка) металотіонеїн (МТн)
має здатність ефективно зв’язувати дво5
валентні іони важких металів. Важкі ме5
тали виступають індукторами синтезу
МТн. Комплекси металл5МТн руйнуються
в лізосомах. Зв’язування ТМ з Мтн в міцні
комплекси відбувається в основному в
гепатоцитах. Це зв’язування допомагає
понизити гепатотоксичну дію ТМ. Комп5
лекс металл5МТн при деградації в лізосо5
мах клітин нефроепітелію здатний викли5
кати їх апоптоз. Для отримання нефро5
токсичного ефекту достатньо введення
нижчої концентрації комплексу кадмий5
МТн (у перерахунку на метал), ніж неор5
ганічної солі кадмію.
Summary
METALLOTHIONEIN: BIOLOGICAL
FUNCTIONS. ROLE OF
METALLOTHIONEIN IN THE TRANSPORT
OF METALS IN AN ORGANISM
Pykhtyeyeva E.G.
It is rotined on the basis of analysis of
literature and own researches, that due to
the structure of MTn is able effectively to link
the bivalent ions of heavy metals. Heavy
metals are inducting of synthesis of MTn.
The complexes of Me5МТн degrade in
lysosomes. The durable fastening TM with
MTn a place mainly in hepatic cells. This
fastening helps to reduce a hepatotoxic
action of TM. Degradation of complex Me—
МТн in lysosomes of nephrocyte bring to
their apoptosis. For the receipt of
nephrotoxic effect there is enough
introduction of less concentration of
complex of Cd5МТн (in a count on a metal),
what to inorganic salt of cadmium.
Впервые поступила в редакцию 22.11.2009 г.
Рекомендована к печати на заседании
редакционной коллегии после рецензирования
Вступ
За даними ВООЗ [33] свинець (Pb)
є одним з пріоритетних, глобальних заб5
руднювачів навколишнього середовища.
Це зумовлено тим, що, по5перше, метал
за своїми фізико5хімічними характерис5
тиками має достатньо широку сферу за5
стосування, і його використання у госпо5
дарстві зумовлює значні обсяги вироб5
ництва і торгівлі; по5друге, технологія ви5
робництва і основні сфери застосування
УДК: 612.465:546.815+612$086
УЛЬТРАСТРУКТУРНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЕПІТЕЛІЮ
ПРОКСИМАЛЬНИХ КАНАЛЬЦІВ НИРОК ЩУРІВ ПРИ
СВИНЦЕВІЙ ІНТОКСИКАЦІЇ
Луговський С.П.
НДІ Промислової медицини МОЗ України, м. Кривий Ріг
Ключові слова: свинець, нефротоксичність, морфометрія, морфологія
Pb зумовлюють закономірність надход5
ження його у довкілля; по5третє, Pb і його
сполуки відрізняються стабільністю щодо
фізичних, хімічних і біологічних чинників
навколишнього середовища, поширю5
ються на значні відстані потоками повітря
і течією річок, відносно легко мігрують з
ґрунту у воду, повітря і продукти харчу5
вання; по5четверте, Pb поєднує в собі
властивості речовини з високим ступе5
нем токсичності й вираженої кумулятив5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-24075 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1818-9385 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:14:02Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пыхтеева, Е.Г. 2011-07-08T13:45:53Z 2011-07-08T13:45:53Z 2009 Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме / Е.Г. Пыхтеева // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2009. — № 4. — С. 44-58. — Бібліогр.: 53 назв. — рос. 1818-9385 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/24075 546.47.3.96:616.61.612.017. На підставі аналізу літератури і власних досліджень показано, що за рахунок своєї будови (первинної і вторинної структури білка) металотіонеїн (МТн) має здатність ефективно зв’язувати двовалентні іони важких металів. Важкі метали виступають індукторами синтезу МТн. Комплекси металл МТн руйнуються в лізосомах. Зв’язування ТМ з Мтн в міцні комплекси відбувається в основному в гепатоцитах. Це зв’язування допомагає понизити гепатотоксичну дію ТМ. Комплекс металл МТн при деградації в лізосомах клітин нефроепітелію здатний викликати їх апоптоз. Для отримання нефротоксичного ефекту достатньо введення нижчої концентрації комплексу кадмийМТн (у перерахунку на метал), ніж неорганічної солі кадмію. It is rotined on the basis of analysis of literature and own researches, that due to the structure of MTn is able effectively to link the bivalent ions of heavy metals. Heavy metals are inducting of synthesis of MTn. The complexes of Me МТн degrade in lysosomes. The durable fastening TM with MTn a place mainly in hepatic cells. This fastening helps to reduce a hepatotoxic action of TM. Degradation of complex Me—МТн in lysosomes of nephrocyte bring to their apoptosis. For the receipt of nephrotoxic effect there is enough introduction of less concentration of complex of Cd МТн (in a count on a metal), what to inorganic salt of cadmium. ru Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України Актуальні проблеми транспортної медицини Проблемы металломики Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме Металотіонеїн: біологічні функції. Роль металотіонеїну в транспорті металів в організмі Metallothionein: biological functions. Role of metallothionein in the transport of metals in an organism Article published earlier |
| spellingShingle | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме Пыхтеева, Е.Г. Проблемы металломики |
| title | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме |
| title_alt | Металотіонеїн: біологічні функції. Роль металотіонеїну в транспорті металів в організмі Metallothionein: biological functions. Role of metallothionein in the transport of metals in an organism |
| title_full | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме |
| title_fullStr | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме |
| title_full_unstemmed | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме |
| title_short | Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме |
| title_sort | металлотионеин: биологические функции. роль металлотионеина в транспорте металлов в организме |
| topic | Проблемы металломики |
| topic_facet | Проблемы металломики |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/24075 |
| work_keys_str_mv | AT pyhteevaeg metallotioneinbiologičeskiefunkciirolʹmetallotioneinavtransportemetallovvorganizme AT pyhteevaeg metalotíoneínbíologíčnífunkcíírolʹmetalotíoneínuvtransportímetalívvorganízmí AT pyhteevaeg metallothioneinbiologicalfunctionsroleofmetallothioneininthetransportofmetalsinanorganism |