Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биохимические показатели спермы и крови хряков в условиях загрязнения окружающей среды и их коррекция

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Биохимические показатели спермы и крови хряков в условиях загрязнения окружающей среды и их коррекция"

На правах рукописи

<РЯКОВ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИХ КОРРЕКЦИЯ

03 00 04 - Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена на кафедре органической и биологической химии Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И. Иванова

Научные руководители:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор ветеринарных наук, профессор С.И. Вишняков; доктор биологических наук, профессор A.B. Паранич

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

академик РАЕН, Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Л Г. Прокопенко кандидат биоложческих наук, доцент Ю.В Фурман

Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки

Защита состоится «/¿Г» 1997 г. в « /О

часов на заседании специализированного совета Д 120 25.0 по защите диссертаций на соискание ученой степей кандидата биологических наук при Курской государственно сельскохозяйственной академии (КГСХА) им. проф. ИЛ Иванова по адресу:

305034, г. Курск, уп. К. Маркса, 70, КГСХА

С диссертацией можно ознакомиться в библиоте»1 КГСХА им. проф. И.И. Иванова.

Автореферат разослан ъСЛмХ1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета О^угш^------ТФ. Рыжмл

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В числе задач современного естествознания необходимой является изучение воздействия экологических факторов на биологические основы жизнедеятельности. Хозяйственная деятельность человека приводит к серьезным изменениям в окружающей среде. Вследствие работы различных промышленных предприятий, разработки рудных карьеров, различных аварий на производствах и т.п. нарушается естественный радиационный фон, изменяется напряженность магнитных и электромагнитных полей, происходит накопление в почве солей тяжелых металлов, радионуклидов и др. вредных для животного организма веществ. Разнообразные по природе неблагоприятные факторы окружающей среды при кратковременном или сравнительно продолжительном действии вызывают физиологически значимые изменения или патологические нарушения функций организма.

В изучении биохимических проблем защиты животного организма от повреждающего действия различных факторов внешней среды уделяется большое внимание вопросам утилизации энергии в виде макроэргических связей АТФ в мембранных структурах клетки, осуществляемых встроенными в них АТФазами, являющимися обязательными компонентами различных ионных насосов, обеспечивающих транспорт катионов - Н+, Na+/K+, Са2+ и анионов - С1*, НСО3' против их электрохимических градиентов (М. В. Щеглова, 1981; L.Mazzanti et al, 1992; G.E.Schaller et al, 1995, ).

С работой ионных насосов связаны процессы транспорта электролитов, Сахаров, аминокислот, органических кислот в клетку, генерации биотоков и нервного импульса, сопряжения окислительного фосфорилирования. Поэтому показатель активности АТФазных ионных насосов является очень чутким критерием оценки метаболического состояния организма.

Установлено, что активность АТФазных ионных насосов изменяется при воздействии на организм различных внешних и внутренних факторов (Ц.И. Левина, 1973;И.А. Колосова, Й. Бернхард, С.Н. Орлов, Ф.Р. Бюллер,1993; S.S. Tukell, 1995 и др.)

Хотя в последнее время накоплено много материала по проблемам ионного транспорта и функционированию Mg3*-, Ca24"-, Na+/K+-, Н+-АТФаз (B.K. Акименко и др., 1972; A.A. Болдырев, 1982; С.И. Вишняков, 1988; С.А. Костерин, H.H. Слинченко, Г.Л. Гергалова, 1994 и др.), в доступной нам научной литературе функционирование транспортных аденозинтрифосфатаз в мембранных структурах органов и тканей репродуктивной системы почти не освещены.

Переписному окислению липидов, как важному процессу в реакциях организма в норме и, особенно, нарушении функций при многих заболеваниях в последние два десятилетия уделено значительное внимание (Ю.А. Владимиров, А.И. Арчаков, 1972; О.Н. Воскресенский, В.А. Дельва, 1982; Г.Г. Гацко, Л.М.Мажулъ, О.В. Шаблинская, В.Е- Волыхина, 1.990). Однако в литературе не нашли отражения одновременные исследования переписного окисления липидов, функционально сопряженного с ним механизма антиоксидантной системы и их связь с активностью транспортных АТФаз в репродуктивной системе животных, находящихся в экологически сложной обстановке, хотя сочетание указанных факторов риска реально в настоящее время:

Цель настоящей работы заключалась в комплексном исследовании изменении совокупности наиболее существенных показателей переписного окисления липидов, физиологической антиоксидантной системы и активности транспортных АТФаз в крови и сперме хряков, содержащихся в районе с неблагоприятной экологической обстановкой; моделировании соответствующих нарушений в организме лабораторных животных; профилактике выявленных нарушений при помощи препарата, представляющего собой комплекс биологически активных веществ.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи исследования:

1. Исследовать состояние показателей перекисного окисления липидов, функций антиоксидантной системы, активности транспортных АТФаз крови и спермы хряков-пронэводнтелей, содержащихся в условиях сложной экологической обстановки;

2. Изучить изменение исследуемых показателен в модельных экспериментах с лабораторными животными.

3. Установить возможность коррекции нарушений перекисного окисления липидов и физиологической антиоксидантной системы и активного транспортна веществ комплексом биологически активных веществ.

Научная новизна работы.

Впервые установлено, что в сперме животных, содержащихся на экологически загрязненной территории, происходит увеличение интенсивности перекисного окисления липидов, снижение антиоксидантной зашиты организма, снижение содержания жирорастворимых витаминов и снижение активности транспортных АТФаз. В модельных опытах с лабораторными животными такие же нарушения в крови и семенниках были индуцированы воздействием полулетальной

дозы у-облучения, а только в семенниках - повышенным радиационным фоном.

Впервые получены результаты, свидетельствующие об улучшении отдельных показателен переписного окисления лнпн-дов, антиоксидантной защиты и активности транспортных АТФаз при действии торумина (комплекс биоантиоксндантов) на фоне неблагоприятной экологической обстановки, а также при действии повышенных доз ионизирующей радиации.

На основании полученных результатов указанный комплекс можно рекомендовать как добавку к рационам животных, содержащихся в .экологически неблагополучных районах с целью уменьшения негативного влияния загрязненной среды обитания на организм.

Практическое значение работы. Теоретические положения и результаты данной работы могут быть использованы в целях диагностики и профилактики функциональных нарушений в организме животных при воздействии неблагоприятных факторов среды обитания.

Работа является самостоятельным фрагментом комплексной научно-исследовательской тематики кафедры органической и биологической химии Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И. Иванова.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на итоговых научных конференциях Курской государственной ce.iv-ско*оэянственной академии ич проф. ИМ Ивлновл (1995-!???*, Орловской государственной сельскохозяйственной «кадемт! (1997).По теме диссертации опубликовано 3 научных работы, еще 3 находятся в печати

Апробация диссертации проведена на расширенном заседании кафедры органической и биологической химии Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И. Иванова.

Структура и объем диссертации. Материал изложен на 163 страницах машинописного текста, содержит 47 таблиц, 27 рисунков. Работа включает следующие разделы: введение, обзор литературы, результаты исследования, обсуждение результатов, выводы, практические рекомендации, список литературы, включаю-^ щнй 300 источников (146 иностранных), и приложения.

Личный вклад автора. Диссертантом выполнен весь объем экспериментальных биохимических исследований; проведены необходимые расчеты, обработка результатов и их анализ; сформу-

лнрованы общие положения, выносимые на защиту, выводы и рекомендации.

На защиту выносятся следующие положения:

' 1. В сперме животных, содержащихся на территориях с неблагополучной экологической обстановкой, наблюдается повышение интенсивности процессов перекисного окисления липидов, снижение активности транспортных АТФаз, снижение антиоксидантной защиты.

2. Нарушение процессов ПОЛ, функций антнокислительной системы н транспортных АТФаз моделируется в опыте на лабораторных животных при помощи ионизирующей радиации.

3. Применение торумина на фоне у-облучения позволяет избежать нарушений биохимических показателей в крови и семенниках животных.

4. Введение в рацион комплекса биоантиоксидантов приводит к улучшению показателей перекисного окисления в крови и сперме хряков, находящихся на загрязненной территории.

б. Теоретический анализ полученных данных по теме построен на основе оценки единства количественной и качественной стороны взаимосвязи и сопряженности процессов свободнорадикального окисления, антиоксидантной системы, активности транспортных АТФаз и обусловленной этим степени функциональных нарушений во взаимо-* действии с состоянием защитно-приспособительных и восстановительно-компенсаторных процессов на исследуемых уровнях фунхцио-' нальных изменений в организме животных.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для выполнения поставленных задач были проведены эксперименты иа Хряках-производителях породы крупная белая, морских свинках и белых крысах линии Вистар.

Для исследования биохимических показателен спермы и крови хряков-производителей были избраны два хозяйства: первое - станиия искусственно; го осеменения свинокомплекса АО «Железногорское» Железногорского района Курской области; второе - станиия искусственного осеменения Полтавского НИИ свиноводства, которая расположена в пригороде г. Полтава. Выбор хозяйств обусловлен тем, что экологическая обстановка в районах расположения этих хозяйств существенно различается. Так, Железногорскин район является одним из самых загрязненных в Курской области:

а) АО «Железногорское» нзходнтся поблизости от Михайловского горнообогатителыюго комбината (МГОК), который ежегодно выбрасывает в

атмосферу около7-8 тыс.т. вредных веществ; в сточные воды 6 тыс.т.; в 0,5 км от производственных зданий МГОКа выпадает в год 1200 кг/га вредных веществ; загрязнение распространяется на 30 км вокруг него;

б) Железногорскнй район подвергся загрязнению радионуклидами вследствие аварии на ЧАЭС (48,3 тыс.га сельхозугодий имеют от 1 до 5 Ки/км2, здесь же впервые в области обнаружено загрязнение свыше 5 Ки/км2, уровень цезия 137 в молоке превышает доавариинын в 8 раз( хотя и ниже ПДУ на 3 порядка). На территории АО «Железного рское* общий у-фон составляет 14-16 мкР/час (безопасный - 20), но несмотря на это в мясе и костях свиней обнаружено повышенное накопление стронция 90 и церия 144 и др., которое ниже ПДУ, но в 5-35 раз превышает среднеобластные показатели;

в) в районе Железногорска существуют сильные магнитные поля (КМА).

Полтава - зона экологически чистая:

а) отсутствуют крупные предприятия, загрязняющие окружающую

среду;

б) общий у-фон составляет 7-9 мкР/час, загрязнение почв менее 1 Ки/км3.

Данные об экологической обстановке в исследуемых районах предоставлены Курской областной ветлабораторией. Курской областной агрохимлабораторией, Полтавской областной сан.-эшщем. станцией и Полтавской областной станцией химизации, а также приведены в литературе (Макаров И.П., Муха В.Д. и др., 1995; Муха В.Д., Стнфеев А.И., Прозоров В.И., 1996; Тришина Е.М., Машннна Е.В., 1994).

Нами "было проведено четыре серии опытов.

Первая серия - исследование биохимических показателей кропи и спермы, а также показателей качества спермы хряков-производителей породы крупная белая, содержащихся на станциях искусственного осеменения в районах с различной экологической обстановкой. По принципу аналогичности были отобраны две группы хряков 3-х летнего возраста по 10 животных в каждой: 1-я группа -животные, содержащиеся на станции искусственного осеменения Полтавского НИИ свиноводства (контроль); 2-я группа - животные, содержащиеся на станции искусственного осеменения Железногор-ского свинокомплекса (опыт)

Вторая серия - исследование биохимических показателей семенников и крови морских свинок при воздействии экстракорпорального у-облучения в полулетальной дозе (6.0 Гр) и коррекция выявленных нарушений торумином. Все животные этой серии были разбиты на следующие группы (п=10): 1-я группа - ннтактнын контроль; 2-я группа - общая доза дробного у-облучення составила 6,0 Гр (по 1 Гр в сутки), забой животных производили на 7-н день после оконча-

ния облучения (облученный контроль); 3-я группа - общая доза дробного у-облучення составила 6,0 Гр (по 1 Гр в сутки), введение в рацион животных торумина (согласно временному наставлению по использованию) параллельно с облучением и в течение 6 дней после облучения, забой животных производили на 7-й день после окончания облучения (опыт).

Третья серия - исследование биохимических показателей семенников и крови крыс линии Внстар, получивших дозу облучения, эквивалентную дозе в 3-ей зоне отчуждения Чернобыльской АЭС (фон 140-150 мкР/час), и коррекция выявленных изменений торуми-ном. Животные были разделены на три группы (п=10): 1-я группа -интактный контроль; 2-я группа - доза облучения эквивалентная 3-й зоне отчуждения ЧАЭС (облученный контроль), забой животных производили на 7-й день после окончания облучения; 3-я группа - доза облучения эквивалентная 3-й зоне отчуждения ЧАЭС, введение в рацион животных торумина (согласно временному наставлению его по использованию) параллельно с облучением и в течение 6 дней после облучения (опыт); убой животных производили на 7-й день после окончания облучения.

Четвертая серия - изучение возможности применения торумина для профилактики развития патологических изменений в процессах обмена и репродуктивной системе хряков-производителей, возникающих в результате воздействия экологически неблагоприятных факторов среды обитания. По принципу аналогов были отобраны две группы хряков 3-х летнего возраста по 10 животных в каждой: 1-я группа - интактные Железногорские животные (контроль); 2-я группа - Же-лезногорские животные, в рацион которых в течение месяца был включен торумнн.

Всего в опытах использовано 30 половозрелых самцов морских свинок массой 260-350 г, 30 половозрелых самцов крыс линии Внстар массой 180-240 г и 30 хряков-производителей породы крупная белая, возраст 3 года, живая масса 250-300 кг.

Препарат "Торумнн" был разработан в Полтавском НИИ свиноводства совместно с кафедрой клинической фармакологии Полтавской государственной медицинской стоматологической академии, патент СССР № 1822344. Он представляет собой композиционный препарат, который содержит: 0.5% аскорбиновой кислоты, 0.1% рутина, 0.1% метионина, 0.1% токоферола ацетата, 0,1% селенита натрия. Как наполнитель применяются высевки пшеничные первого сорта. Данный препарат был разработан как средство для улучшения репродуктивной функции самцов и качества их спермы. Дозирование препарата вели согласно временному наставлению по его использованию.

Все группы лабораторных животных содержались на полноценном рационе вивария за исключением одной группы (п = 10) крыс и одной группы морских свинок (п = 10), которые дополнительно к основному рациону получали торумин в количестве 1% к массе сухого корма (согласно временному наставлению по использованию ).

Хряков кормили полнорационным комбикормом. Содержание и кормление животных соответствовало установленным зоотехническим нормам. В рацион второй опытной группы был добавлен торумин в количестве 1 % от массы сухого корма сухого корма.

В крови, семенниках лабораторных животных н сперме хряков-производителей определяли: содержание малонового днальдегида (МДА) по методу Стальной И.Д. и Гаршешвили Т.Г.; относительную антиокнслительную активность образцов - в модели аутоокнслення линетола по методике, предложенной Сальковон Е.Г. и Ализашвилн М.Г. (1987); содержание диеновых конъюгатов, экстрагированных гептаи-нзопропаноловой смесью (Косухин А.Б., Ахметова Б.С., 1987) - спектрофотометрическим методом (Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И., 1983); спонтанный гемолиз эритроцитов (Спирнчев В.Б., Мату-сис_И.И., Бронштейн Л.М., 1979); активность супероксидднсмутазы (СОД) - по степени ингибирования аутоокнслення адреналина (Брусов О.С., Герасимова A.M., Панченко Л.Ф., 1976); каталазный показатель (Поднльчак М.А., 1967); уровни содержания в тканях а-токоферола, витамина А, ß-каротина, а-токофернлхинона, окисленной формы а-токоферола (Bieri J.G., Privai E.L., 1963); активность транспортных АТФаз (М^-АТФаза, №*/К+-АТФаза. Са2+-АТФаза. НСО.уАТФаза) - по методике, рекомендованной в работе Иващенко Т.А., Бушневой И.А. (1981); содержание неорганического фосфора -по методу Chen et al (1957); белок - биуретовым мнхрометодом; содержание калия и натрия - методом пламенной фотометрии. Качество спермы (объем эякулята, концентрация сперматозоидов, активность) оценивали общепринятыми методами.

Полученные данные подвергали статистической обработке по общепринятому критерию Стьюдента (Дёрффель К., 1994), достоверными признавали результаты при р < 0,06. Математическую обработку результатов производили на персональном компьютере с использованием специальных пакетов прикладных программ (Statgraiics, Microsoft Excel 7.0, Winstat 5.0)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В крови хряков, содержащихся на станция искусственного осеменения Железногорского свинокомплекса, наблюдается тенденция к активации процессов свободнораднкального окисления лнпндов

(изменение содержания малонового диальдегида (МДА) и диеновых конъюгатов увеличивается, но отличия не достоверны) (табл.1). Наряду с этим у животных Железногорского свинокомплекса увеличен, по сравнению с контрольной (Полтавской) группой, процент спонтанного гемолиза эритроцитов (с 2,96 до 4,28%, соответственно), что свидетельствует о перекисном поражении клеточных мембран.

1. Показатели ПОЛ, АО системы и АТФазной активности в крови и сперме хряков производителей

Исследуемые Группы животных

показатели Инт. Контроль | Контроль | Опыт

кровь

МДА 13,3410,42 14,21±1,44 11,8910,56

диеновые 27,35±1,9 30,4911,25 24,2811,43 *

конъюгаты

общая АОА 2,8±0,3 1,110,2 * 3,410,4 *

СОД 0,168±0,03 0,198±0,04 0,18210,05

каталаза 14,62±0,67 12,94±0,54 16,2610,36 *

СГЭ 2,96±0,09 4,28±0,13 * 3,49Ю,10 *

М^-АТФаза 12,72±0,74 11,1010,32 13,5110,68 *

7,65±0,75 8,6310,59 9,7610,46

АТФаза

Са2+-АТФаза 2,71±0,8 5,03±1.13 4,7410,89

НСОз-АТФаза 6,87±0,86 7,4510,-73 8,37Ю,83 ♦

МДА сперма

29,088±2,161 42,9711,23 » 31,1611,12

диеновые 0,148±0,023 0,27910,030 * 0,12610,028 *

конъюгаты

общая АОА 3,89±0,16 0,9510,11 * 2,5910,13 *

СОД 0,208±0,029 0,09010,034 * 0,17910,028 *

каталаза 1,34±0,14 0,9610,10 * 1,7410,12 *

М^-АТФаза 49,76±1,92 23,1111,29 * 44,1712,19 *

К+/№*- 11,85±1,45 6,0811,26 * 12,3811,93 *

АТФаза

Са?+-АТФаза 7,79±1,41 16,8611,24 ♦ 13,6911,56 *

НСОз-АТФаза 35,48±1,4 5,2411,25 * 29,4912,06 *

Примечание: здесь и в последующих таблицах концентрации метаболитов выражены в мкмоль/л; активность СОД, каталазы и АОА - в единицах активности; активность транспортных АТФаз -

нмоль Р|/мг белка в мин.; «Инт. контроль» - интактный контроль; «Контроль» - животные, подвергавшиеся воздействию, но не получавшие торумнн; «Опыт» - животные, получавшие торумин; СГЭ -спонтанный гемолиз эритроцитов * - достоверность различий (если знак находится в колонке «контроль» - между интактным контролем и контролем; «опыт» - между опытом и контролем).

Общая антиокислительная активность крови снижена, она хотя и не падает ниже 1, когда начинают преобладать прооксндант-ные эффекты и развивается цепной процесс свободнорадикального окисления. Существует тенденция к повышению активности суперок-сидцнсмутазы (СОД), что свидетельствует о наличии в крови супер-окснданнонраднкала. Активность другого антиоксидантного фермента - каталазы - снижается не достоверно. Вероятно, такая ситуация может свидетельствовать о том, что в данном случае антиокислительная система не утратила способность контролировать процессы перекнс-ного окисления. Изменения, касающиеся активности транспортных АТФаз, не отличаются достоверностью.

Таким образом, неблагоприятная экологическая обстановка несущественно сказывается на изученных нами показателях крови. Это свидетельствует о том, что такое воздействие не вызывает существенных нарушений в антиокислительной защите кроБП и активности транспортных АТФаз, однако, все же существует тенденция к активации ПОЛ.

В сперме хряков-производителей, содержащихся на станции искусственного осеменения Железногорского свинокомплекса усиливаются процессы свободноралнкзльного окисления (СРО). что проявляется в значительном увеличении концентрации малонового днзльде-гнда. Общая антиокислительная активность спермы жнвотных из загрязненной зоны меньше единицы.

2. Показатели качества спермы хряков-производнтелен

Исследуемые Группы животных

показатели Инт. Контроль | Контроль | Опыт

V эякулята, мл концентрация активность Выживаемость наЗ-исутки хранения при 0°С (балл)

332,5±40.9 0,202±0,037 80,0±5,7 6,8±Д30

207,0±36,4 0Д23±0,028 6б,2±8,4 4,6±0,20

312,7±23,3 0,196±0,031 83,7±3,9 б,5±0,17

Примечание: «Интактный контроль» - животные Полтавского НИИ свиноводства; «Контроль* - животные Железногорского свино-

*

*

*

*

*

*

*

*

комплекса; «Опыт» - животные Железногорского свинокомплекса, в рацион которых был включен торумин.

Это говорит о том, что преобладают прооксидантные эффекты и клетки не в состоянии самостоятельно противостоять повреждающему действию свободных радикалов. В частности, существенно снижена активность антиоксндантных ферментов супероксиддисмутаэы и каталазы. Увеличенная интенсивность процессов свободнорадикаль-ного окисления и сниженная активность защитных антиоксндантных механизмов приводит к тому, что у животных, находящихся в неблагоприятной экологической обстановке, снижена активность транспортных АТФаз, за исключением Са2+-АТФазы, активность которой достоверно повышается по сравнению с контрольной группой. Таким образом, в результате влияния неблагоприятной экологической обстановки в сперме хряков-производителей увеличена интенсивность перекисного окисления, снижена активность антиоксндантных механизмов. Это приводит к снижению активности транспортных систем. Вероятно этим можно объяснить низкие показатели качества спермы хряков, содержащихся на станции искусственного осеменения Железногорского свинокомплекса, по сравнению с таковыми у животных Полтавского НИИ свиноводства (табл. 2).

Экстракорпоральное у-облучение вызывает серьезные изменения в процессах перекисного окисления липидов (табл. 3). В крови облученных животных увеличивается содержание МДА и диеновых конъюгатов , что свидетельствует о росте интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ). Оценка показателей антиоксндантной защиты в крови демонстрирует рост накопления продуктов ПОЛ в процессе инкубации образцов: в контроле на 10%, в опыте - на 70 %; что свидетельствует об угнетении антиокнслнтельной системы. Активность супероксиддисмутаэы СОД падает вдвое по сравнению с контролем, а каталазы - в 1,5 раза. Отмечается также и уменьшение общей АО А, но она не падает ниже I, когда в системе начинают преобладать прооксидантные процессы. В данных условиях рост интенсивности ПОЛ сопровождается падением активности некоторых АО ферментов. При этом клетка удерживает свою структурно-функциональную полноценность (отсутствует гемолиз с сохранением стабильной АОА). Происходит достоверное угнетение активности всех исследованных АТФаз за исключением Са2+- АТФазы, активность которой существенно возросла. Снижение же активности АТФаз свидетельствует об изменении транспортных потоков веществ через мембрану, а, следовательно, о выравнивании градиентов концентрации ионов.

3. Показатели ПОЛ, АО системы н АТФазной активности в крови и семенниках морских свинок

Исследуемые Группы животных

показатели Инт. контрол ь | Контроль | Опыт

кровь

МДА 13,34±0,42 17,4±2,0 13,65±0,3

диеновые 30,49± 1,25 38,61±2,13 2б,65±1,86 «

конъюгаты

общая АОА 3,5±0,7 1,1 ±0,4 * 2,9±0,3 ♦

сод 0,85±0,04 0,38±0,09 ♦ 0,73±0,06 *

каталаза 14,62±0,67 8,73 ±1,70 * 15,12±1,27 *

СГЭ 3,30±0,51 4,36±0,41 3,010,3 *

М^2+-АТФаза 16,87±0,86 10,9±0,67 ♦ 15,94±0,95 *

К+/№+- 14,95± 1,12 11,17±0,94 ♦ 15,41±1,16 *

АТФаза

Са2+-АТФаза 8,48±0,79 12,25±0,88 * 11,78±1,09

НСОз'-АТФаза 11,72± 1,25 5,44±1,08 * 10,97±1,24 *

семенники

МДА 11,54±0,58 14,43±1,26 П,07±0,66 *

диеновые 43,16±2,6 77,38±1,94 * 38,46±2,2 *

конъюгаты

общая АОА 3,6±0,6 0,81 ±0,23 * 2,9±0,54

СОД 0,4210.05 0,26±0,0б • 0,39±0,07 «

каталаза 9,1 ±0,12 7,07±0,09 * 10,17±0,16 *

Мг^-АТФаза 5б,42±2,45 29,54±1,77 * 49,72±1,96 *

К+/Ыа+- 23,78±1,93 16,69±1,29 ♦ 22,45±1,36 *

АТФаза

Са2+-АТФаза 14,67±1,98 17,74±1,69 16,83±1,55

НСОз'-АТФаза 22,93±0,85 9,87±0,9б * 19,48±1,17 *

у-излученне вызывает изменение интенсивности ПОЛ в семенниках (табл. 3): растет содержание продуктов ПОЛ (почти на 30 % повысилось содержание диеновых конъюгатов), за исключением МДА до инкубации, содержание которого возросло не достоверно. Возможно, это объясняется тем, что организм справляется с выведением токсичных для него продуктов ПОЛ. Наблюдается угнетение ферментативной антнокнс-лителъиой системы: активность СОД снижается почти в 2 раза, а катала-зы - с 9,1 до 7,07.

Активность СОД снижается почти в 2 раза; на 20% снижается активность каталазы. Общая АОА семенников в результате у-облучення оказалась практически утраченной - наблюдаются прооксндантные свой-

ства ткани. Уровень витамина А снижается в 2 раза, р-каротина - в 3 раза; витамина Е - на 40%. Но увеличение уровня активных метаболитов а-токоферола - а-токоферилхинона и димеров указывает на усиление работы редокс-системы витамина Е. При этом 2 раза уменьшается активность Мц^-АТФазы; в 1,5 - №+/К+-АТФазы; в 2,5 - НСОз-АТФазы, что в итоге может привести к снижению функциональной активности клеток.

Таким образом, влияние у-обл учения в большей степени сказывается на показателях репродуктивной системы и проявляется в существенном нарушении окислительного гомеостаза. Вследствие повышения интенсивности ПОЛ и снижения активности антиоксидантных ферментов основная функция по подавлению свободных радикалов ложится на ре-докс-систему витамина Е, что приводит к быстрому истощению его запасов. Заметно снижается активность АТФаз, что приводит к недостаточному обеспечению клеток необходимыми веществами.

Введение торумина в рацион морских свинок одновременно с проведением экстракорпорального у-облучения животных позволило существенно уменьшить разрушительное действие радиации на организм животных. Благодаря антиоксидантам, поступающим с торумнном, происходит нормализация интенсивности процессов перекисного окисления, что проявляется в снижении содержания диеновых коньюгатов и МДА . Активность супероксидцисмутазы и каталазы возрастает. В результате этого снижается нагрузка на редокс-систему витамина Е. Общая АОА крови приближается к таковой у интактных животных.. Активность транспортных АТФаз при введении в рацион облучаемых животных торумина остается почти на том же уровне, что и у контрольной группы. Исключением является только Са*+- АТФаза, активность которой, несмотря на дачу торумина, была значительно выше, чем в крови интактных животных.

В семенниках облученных животных, в рацион которых был введен торумин, наблюдается сохранение изучаемых показателей почти на уровне таковых у интактных животных (табл. 3). Так интенсивность ПОЛ, определяемая по содержанию промежуточных и конечных продуктов почти не изменилась Наряду с этим выросла общая антнокислитель-ная активность семенников и, в частности, активность каталазы, что обеспечивает своевременную нейтрализацию активных форм кислорода, генерируемых в результате у-облучения. Однако активность СОД изменилась не достоверно. По-видимому, это связано с тем, что суперокснд-дисмутаза индуцируется концентрацией супероксиданионраднкала, а с его подавлением при достаточном поступлении природных антиоксидан-тов успешно справляется и редокс-система витамина Е.

Под влиянием торумина на прежнем уровне сохраняется активность транспортных Ыа+/К+- и НСОз'-АТФаз.

Таким образом, при воздействии экстракорпорального у-облучения, введение в рацион животных торумина позволяет сохранить на высоком уровне способность антиоксидантной защиты организма противостоять перекисному окислению лнпидов.

В крови животных, для которых были созданы условия, соответствующие третьей зоне отчуждения ЧАЭС, существенно не измени-

лись показатели, характеризующие интенсивность свободнорадикального окисления (табл. 4). Наблюдается достоверное увеличение спонтанного гемолиза эритроцитов, (с 3,15 до 4,08%), что свидетельствует о подавлении функций антиоксидантнон системы и, вследствие этого, подверженности клеточных мембран свободнорадикальному окислению.

4. Показатели ПОЛ, состояния АО системы и АТФазной активности в крови и семенниках крыс линии Вистар

Исследуемые-показатели Группы животных

Пит. контроль | Контроль | Опыт

МДА кровь

12,98±1,11 9,8610,39 10,9610,89

диеновые 35,4910,9 37,1211,43 33,5312,39

конъюгаты

общая АОА 3,7±0,9 1,210,3 * 3,2Ю,6 *

СОД 0,58±0,05 0,6910,07 0,8110,08

каталаза 12,9210,54 10,48Ю,83 * 12,4210,63 *

СГЭ 3,1510,37 4,0810,52 ♦ 2.9Ю.47 +

М^-АТФаза 22,1411,19 19,3611,23 21,7411,16

К+/№+- 13,8510,77 12,7310,65 14,2810,93

АТФаза

Са2+-АТФаза 10,4810,86 12,1610,96 11.9811.11

НСОз-АТФаза 15.54Ю.93 8.4911.09 12.25±0.87 «

МДЛ семенники

8,6510.29 I0.58tl.06 9.1810.44

диеновые 52,3710,8 91.1811.23 * 46.7410.72 •

коньюгаты

общая АОА 4,611,2 1,410,3 * 4,312,2 «

СОД 0,5710,04 0,3810,07 • 0,6410,05 *

каталаза 11,0810,24 7,2410,17 * 12,2510,38 *

М^-АТФаза 48,1511,97 24,4612,18 * 46.3911,46 *

К+/№+- 17,3411,65 11,5811,07 * 18,2811,24 *

А'ГФаза

Са2+-АТФаза 21,0810,98 25,6311,57 ♦ 23,1911,17

НСОз-АТФаза 28,2711,24 19,4411,35 * 29,3510,98 *

Более показательны параметры активности антнокнслительных ферментов. Обращает на себя внимание несоответствие изменений активностей СОД и каталазы в крови крыс при повышенном радиационном фоне, проявляющееся в стимулировании СОД при ингнбнрованнн каталазы. Снижение антиоксидантнон зашиты повышает вероятность пора-

жения других систем свободными радикалами. В частности, при этом достоверно уменьшается активность НСОз'-АТФазы.

Таким образом, защитные системы крови в данном случае справляются с возникающими свободными радикалами и они не наносят ощутимого вреда.

Изменения, вызванные повышенным радиационным фоном в ткани семенников крыс более выражены: активируются процессы свободнора-днкального окисления: значительно увеличивается содержание в семенниках крыс диеновых конъюгатов (с 62,37 до 91,18 мкмоль/л). Наряду с этим общая антнокнслительная активность семенников облученных животных оказалась существенно сниженой. Вклад в это внесло, в частности, снижение активности супероксндднсмутазы и каталаэы. В условиях интенсивного свободнорадикального окисления при инактивации антиок-сндантных систем наблюдается снижение активности транспортных АТ-Фаз, за исключением Са2*- АТФазы, активность которой возрастает.

Введение в рацион крыс торумнна внесло положительные коррективы в состояние лнтноксндаитноА защиты, и других биохимических показателей крови. Так, было обнаружено значительное снижение, по сравнению с облученным контролем, процента спонтанного гемолиза эритроцитов, что объясняется меньшей интенсивностью свободнорадикального поражения клеточных мембран; значительное повышение активности супероксиддисмутазы и катал азы. При оценке процессов свободнорадикального окисления в семенниках было обнаружено значительное снижение их интенсивности под влиянием торумина, что выражается в снижении в 2 раза содержания диеновых конъюгатов. Об усилении защитных антиоксидантиых механизмов свидетельствуют также показатели общей антиокислнтельной активности семенников (4,3 в опытной группе против 1,4 у облученного контроля). Повышаются также активности супероксиддисмутазы и каталазы. Вероятно, в условиях, когда ан-тиоксидантная система организма полностью контролирует свободнора-дикальные процессы, взаимодействие активных форм кислорода с сульф-гцдрнльньшн группами АТФаз проявляется не столь выражено. Активность этих ферментов сохраняется на высоком уровне.

Таким образом, при повышенном радиационном фоне введение торумина в рацион исследуемых животных позволило поддержать на высоком уровне степень антноксидантной защиты организма, особенно в семенниках.

Введение торумнна в рацион группы хряков-производителей, содержащихся на станции искусственного осеменения Железногорскогс свинокомплекса, в течение 30 дней позволило снизить нарушения биохимических процессов, вызванных влиянием вредных факторов окружающей среды (табл. 1). Так, происходит достоверное снижение содер жания в крови диеновых конъюгатов (с 30,49±1,25 до 24,28±1,43

мкмоль/л). Это может означать, что поступающие с торумнном вещества (в основном антнокснданты) стимулируют антиокслдантную защиту. В результате этого происходит повышение относительной антнокислитель-ной ^активности крови. Активность каталазы существенно возрастает, а активность супероксиддисмутазы имеет тенденцию к снижению.

В результате усиления антноксидантной защиты возрастает активность М^-АТФазы, что имеет важное значение, т.к. истинным субстратом для функционирования большинства транспортных АТФаз является комплекс Мд-АТФ. Повышается также активность НСО-у-АТФазы.

В сперме животных Железногорского свинокомплекса, в рацион которых был введен торумин, наблюдается восстановление изучаемых показателей почти до уровня таковых у контрольной группы животных. Так, интенсивность ПОЛ, определяемая по содержанию промежуточных и конечных продуктов значительно снизилась: содержание диеновых конъюгатов составило 0,126 ± 0,028 мкмоль/л (для сравнения: ннтакт-ные животные - 0,14810,023; Железногорскии контроль - 0,279 ± 0,030 ), а МДА - 31,1611,12 мкмоль/л (29,08812,161 и 42,97±1,23- интактный и Железногорскнй контроль, соответственно). Наряду с этим повысилась общая антиокислнтельная защищенность спермы, в частности, за счет супероксиддисмутазы и каталазы, обеспечивающих своевременную нейтрализацию активных форм кислорода. В результате повышения резистентности спермы к перекнсному окислению активность транспортных Мб24"-; №+/К+- и НСОз'-АТФаз существенно увеличивается. Исключение составляет только Са2+-АТФаза, активность которой имеет тенденцию к снижению.

Таким образом, при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды, введение в рацион животных торуминз позволяет сохранить на высоком уровне способность антноксндантной защиты организма противостоять переписному окислению липцдов. В результате исходные показатели качества спермы животных, содержащихся на станции искусственного осеменения Железногорского свинокомплекса, оказались значительно улучшены: увеличился объем эякулята, выросла концентрация и активность сперматозоидов, а также их переживающая способность (табл. 2).

ВЫВОДЫ

1.Процессы переклсного окисления н антноксидантнон защиты, а также активность транспортных АТФаз в крови хряков-производа-телей, содержащихся в условиях станшт искусственного осеменения Железногорского свинокомплекса, не претерпели существенных изменение вследствие неблагоприятной экологической обстановки по сравнению с животными, содержащимися на станции искусственного осеменения Полтавского НИИ сви-

новодства. Наблюдается только тенденция к повышению интенсивности процессов перекисного окисления и снижению активности АТФаз.

2.В сперме хряков-производителей, содержащихся в условиях станции искусственного осеменения Железногорского свинокомплекса, по сравнению с животными, находящимися в экологически чистом районе (Полтава), наблюдается повышенная интенсивность процессов свободнорадикального окисления, снижение активности супероксиддисмутазы (на 57%) и катал азы (на 28%).

3.Вследствие повышения интенсивности перекисного окисления липи-дов в сперме животных наблюдается снижение активностей Мб2+-, №+/К+-н НСО}'-АТФазы (на 49-85 %). Этот процесс объясняется потерей ферментами способности нормально функционировать вследствие возможного окисления сульфгндрнльных групп.

4.Прн действии полулегальной дозы у-облучения в крови и семенниках морских свинок происходит повышение интенсивности ПОЛ, снижение активности анпкжислителыюй защити, уменьшение содержа»«!« жирорастворимых витаминов, являющихся антиоксцдантами. При этом снижается также активность транспортных АТФаз.

5.Влияние повышенного радиационного фона не вызвало существенных нарушений перекисного окисления, антиоксидантной зашиты и активности транспортных АТФаз в крови крыс линии Внстар, но привело к повышению интенсивности ПОЛ, снижению активности супероксиддисмутазы (на 33,3%), каталазы (на 34,65%) и транспортных АТФаз (на 31-50%) в семенниках.

6. Введение в рацион животных торумина на фоне действия ионизирующего излучения позволяет минимизировать ущерб, наносимый организму животных вредным влиянием радиации.

7.Торумин, введенный в рацион хряков-производителей, позволил улучшить показатели перекисного окисления, антиокислительной защиты и активности транспортных АТФаз в крови и сперме животных стан или искусственного осеменения Железногорского свинокомплекса. Вследствие чего улучшились и исходные показатели спермы этих животных (объем эякулята увеличился с 207 до 313 мл; концентрация - с 123 до 196 мл/мл; подвижность • на 17,5% н балл выживаемости сперматозоидов - на 41%).

Практические рекомендации

1.Определение АТФазной активности органов и тканей репродуктивной системы животных рекомендуется использовать для объективной оценки состояния организма особенно при угрозе воздействия неблагоприятных экологических факторов.

2.В условиях все ухудшающейся экологической обстановки целесообразно использование торумина в качестве профилактического средства, по-

эваляющего снизить влияние неблагоприятных факторов среды обитания на организм животных.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гугало В.П., Вишняков С И., Цебржинскин О.И. Влияние экологического фактора - ионизирующего излучения - на состояние процессов пере-кисного окисления лнпидов и коррекция выявленных изменении бноантиок-сидантами// Повышение эффективности функционирования АПК (материалы докладов научно-практической конференции, март 1995 г.).-Курск: Изд-во КГСХА, 1995,- с. 14&-150.

2. Гугало В.П., Вншняков С И., Воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды на некоторые биохимические показатели репродуктивной системы// Актуальные проблемы медицины и фармации (Материалы 62-ой итоговой научной конференции молодых ученых и студентов).- Курск: КГМУ, 1997,- с. 3

3. Гугало В П. Положительный эффект воздействия торумнна на некоторые биохимические показатели семенников облученных крыс// Актуальные проблемы медицины и фармации (Материалы 62-ой итоговой научной конференции молодых ученых и студентов).- Курск: КГМУ, 1997.- с. 17-18.

4. Гугало В. П. Анализ некоторых биохимических показателей спермы и крови хряков-производителей, содержащихся в хозяйствах районов с различной экологической обстановкой.// Материалы научной конференции 1214 марта 1997 г.- Курск: КГСХА, 1997 (в печати)

5. Гут ало В. П. Иэ>*ен«о»е активности транспортных АТФи в стмгн-никах морских сыпкж под влиянием экстракорпорального у -облучения и коррекция выявленных нарушений торумином// Агропромышленный комплекс России в период глубокого реформирования актуальные проблемы и пути их решения (Материалы научно-практической конференцтО.- Орел: ОГСХА, 1997 (в печати)

6. Гугало В. П. Вншняков С И. Коррекция торушшом некоторых нарушений в репродуктивной системе хряков, вызванных влиянием экологически неблагоприятных факторов среды обитания// Агропромышленный комплекс России в период глубокого реформирования актуальные проблемы и пути их решетт (Материалы научно-практической конференции).- Орел: ОГСХА, 1997 (в печати)

Формат 60 х 84 1/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать на копировальном аппарате КГСХА. Усл.печл. 1,0. Уч.-издл. I 0. Тираж 100 экз. '