Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Энергетический обмен в головном мозге при нитратной интоксикации в условиях гипербарической оксигенации

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Энергетический обмен в головном мозге при нитратной интоксикации в условиях гипербарической оксигенации"

КИЇВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

РГ6 ОД

/ 3 НОГі 1с07 На правах рукопису

. ЛАЗАРЄВА ЗОРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА

УДК 616.831:546.175:615.835.3

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН В ГОЛОВНОМУ МОЗКОВІ ПРИ НІТРАТНІЙ ІНТОКСИКАЦІЇ ЗА УМОВ ГІПЕРБАРИЧНОЇ ОКСИГЕНАЦІЇ

03.00.13. - фізіологія людини і тварин Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Київ - 1997

Дисертацією е рукопис.

Робота виконана в Українській медичній стоматологічній академії (м.Полтава) МОЗ України.

Наукові керівники: доктор медичних наук, професор СЕРЕДЕНКО Михайло Михайлович,

Інститут фізіології ім.О.О.Богомольця НАН України, завідувач відділу по вивченню гіпоксичних станів

кандидат медичних наук, доцент ГОРІШНА Ольга Василівна,

Українська медична стоматологічна академія (м.Полтава), доцент кафедри пропедевтичної та факультетської педіатр

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор РИБАЛЬЧЕНКО Володимир Корнійович, НДІ фізіології' Київського університету імені Тараса Шевченка, завідувач лабораторії мембранолопї;

доктор медичних наук, професор ГУЛЯР Сергій Олександрович,

Інститут фізіології' ім.О.О.Богомольця НАН України, завідувач відділу підводної фізіології.

Провідна установа:

Український національний медичний університет ім.акад.О.О.Богомольця, кафедра нормальної фізіології', МОЗ України, м.Київ.

Захист відбудеться 1997 р. о ^ годині на засідань

спеціалізованої вченої ради Д.01.01.10 при Київському університеті імені Тар Шевченка за адресою: 252022, м.Київ-22, пр.Глушкова,2, НДІ фізіології (кімн. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського університету імеї-Тараса Шевченка за адресою: 252033, м.Київ-33, вул.Володимирська,58.

Автореферат розісланий ' 1997 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, Г.П.Гушинець

кандидат біологічних наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми.

Актуальність проблеми нітратної інтоксикації пояснюється окомасштабним забрудненням навколишнього середовища нітратами і ітами в зв'язку з нераціональним використанням мінеральних та органічних >ив (Соколов О.А., 1990). Солі азотної кислоти останнім часом розглядають яовий екологічний фактор, що значно впливає на здоров'я людини .ницкая А.П., 1989). Відомо, що в клінічній практиці зростає кількість іічних, і, особливо, гострих нітратних отруєнь. Ці інтоксикації .ктеризуються тяжким плином і нерідко закінчуються смертю (Coles Н., ). Одним з найважливіших синдромів при гострому отруєнні нітратом іію є токсична єни еф алопатія (Garcia D.P. et al., 1937). Очевидна важливість ъання механізмів патогенного впливу нітратів та нітрітів на організм, іливо на головний мозок, який першим і найбільшою мірою зазнає оджень за умов кисневої недостатності в зв'язку з його високою кціональною активністю і великими енергетичними потребами, що римуються переважно за рахунок аеробних процесів (Ромасенко М.В., 1989). ак недостатньо вивчені біоенергетичні процеси в головному мозку за умов атних інтоксикації”!, а також патогенетична роль оксиду азоту при розвитку ксичних станів головного мозку, який в фізіологічішх умовах є важливим егулятором і медіатором в центральній нервовій системі (Комиссаров И.В., амец Н.И., 1994; Anggard Е.,1994).

Важливим питанням є розробка ефективних методів терапії рих та хронічних отруєнь солями азотної кислоти, які б могли полегшити і та прогноз інтоксикації. Численні літературні джерела (Леонов А.Н.,1986, ; Гыртышников И.М. и соавт.,1989) підкреслюють, що високоефективним ігенетичним засобом боротьби із загальною та регіонарною гіпоксією ого походження є гіпербарична оксигенація (ГБО). В тон самий час ітивність ГБО в плані попередження та корекції порушень енергетичного ну в головному мозку, які виникають при нітратних інтоксикаціях, вивчена істатньо. Таким чином, актуальність дослідження впливу нітратів на

головний мозок пояснюється, з одного боку - винятковою роллю централ нервової системи в регуляції життєдіяльності організму, а з другої недостатністю вивчення патогенетичного впливу оксиду азоту, який зда: накопичуватися в організмі, взаємодіючи із залізом, у вигляді динітрозилі комплексів заліза (ДНКЗ), на розвиток гіпоксії головного мозку (Ванин А. 1995).

Мета та завдання дослідження.

Мета дослідження: вивчити енергетичний обмін в голові мозкові білих щурів за умов гострої та хронічної інтоксикадій нітратом на' та вплив гіпербаричної оксигенації на цей обмін. Для досягнення посгавл мета були визначені такі конкретні завдання дослідження:

1. Вивчити енергетичний обмін, перекисне окислення ліпі, стан антиоксидантної системи, а також вміст динітрозильних комплексів за (ДНКЗ) в головному мозку білих щурів в ранньому (2,6,24 год.) відновлювальному (3,5,7,10 діб) періодах гострої інтоксикації нітратом натрі

2. Вивчити енергетичний обмін, перекисне окислення ліпі, активність антиоксидантної системи, а також вміст ДНКЗ в головному мі білих щурів за умов хронічної інтоксикації нітратом натрію (2 тижні, 1,2,3 мі

3. Дослідити вплив ГБО на енергетичний обмін, перекі окислення ліпідів, антиоксидантну систему і вміст ДНКЗ в головному м( білих щурів в ранньому (2,6,24 год.) та відновлювальному (3,5,7,10 діб) періс гострої інтоксикації нітратом натрію та за умов хронічної інтоксикації нітра натрію (2 тижні, 1,2,3 міс.).

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше виявлена залежність між збільшенням у дана нітратної інтоксикації комплексів оксиду азоту із залізомісткими біополімер та зниженням концентрації макроергічішх сполук в тканині головного мо Встановлено обмеження процесів окислювального фосфорилювання, зниже активності цитохромоксидази в мітохондріях клітин головного мозку нітратних інтоксикаціях. Вперше виявлено, що найбільші поруїпе енергетичного обміну в головному мозку відповідають максимальному ри

з

зпичення динітрознльньїх комплексів заліза в його тканині. Вперше іновлено, що за умов гострої інтоксикації нітратом натрію максимальне ження концентрації АТФ в клітинах головного мозку білих щурів :терігається через 6 год. після введення препарату. За умов хронічної ксикації нітратом натрію вперше встановлено підвищене енергоутворення забезпечення адаптаційних процесів впродовж перших 2-х тижнів ксикації, яке змінюється пригніченням процесу ресинтезу АТФ пізніше, ігаючи критичних біоенергетичних змін в кінці 3-го міс. експерименту, рше проведено комплексне дослідження процесів енергоутворення в >вному мозку білих щурів за умов гострої та хронічної інтоксикацій нітратом )ію під впливом ГБО. Вперше виявлена здатність ГБО значною мірою ежувата рівень накопичення в тканині головного мозку тварин оксиду азоту с наслідок, позитивно впливати на біоенергетичні процеси в головному <у, що спричиняє краще виживання тварин.

Практичне значенім одержаних результатів.

Проведені експерименти дозволили розкрити патогенетичну > оксиду азоту, який утворюється в тканині головного мозку в результаті овлення нітрату натрію, в розвитку гіпоксії головного мозку. З'ясовані <ретні механізми розвитку порушень енергетичного обміну в головному <у білих щурів при цій патології. В експериментах нами розроблені схеми зільш оптимальних режимів використання ГБО, застосування яких можливе інічній практиці при нітратних отруєннях.

Особистий внесок здобувана.

Дисертація виконана самостійно.

Основні наукові положення, що виносяться на захист:

1. Нітрат натрію значно порушує енергетичний обмін, роз'єднує ^повальне фосфорилювання і тканинне дихання, активує перекисне иіення ліпідів та знижує активність ферментів антиоксидантного захисту, що ловлено значним накопиченням комплексів оксиду азоту в тканині івного мозку із залізомісгкимн біополімерами.

2. Хронічна інтоксикація нітратом натрію акти біоенергетичні процеси на ранніх етапах (2 тижні) з подальшим їх пригнічені у віддалені строки (1,2,3 міс.), а також роз'єднує окислювальне фосфоритова та тканинне дихання. Спостерігається деяке інгібування переписного окисле на ранніх етапах інтоксикації (2 тижні) та активація перекисного окисле ліпідів і зниження активності ферментів антиоксидантного захисту у відцаї строки інтоксикації (1,2,3 міс.), що обумовлено збільшенням концентр; комплексів оксиду азоту в головному мозку із залізомісткими біополімерами.

3. Гіпербарична оксигенація при гострій та хронічній нітрат інтоксикаціях значною мірою обмежує падіння енергетичного потенціг активацію перекисного окислення ліпідів, сприяє збільшенню активне ферментів антиоксидантного захисту, а також попереджує накопиченн тканині головного мозку комплексів N0 із залізомісткими біополімерами.

Апробація результатів дослідження.

Основні положення дисертації доповідались Республіканській науковій конференції "Актуальні питання стоматол дитячого віку і ортодонтії" (Полтава, 1993);. Пленумі науково-медичн товариства патофізіологів України (Львів, 1993); 1 Національному з' фармакологів України (Полтава, 1995); Науковій конференції "Актуал питання теоретичної та клінічної медицини на сучасному рівні" (Полтава, 19! Науковій конференції "Актуальні проблеми морфогенезу" (Чернівці, 1996).

Публікації.

За результатами досліджень опубліковано 15 друкованих пра з них 1 - у співавторстві (особистий внесок здобувача - 15%).

Обсяг та структура дисертації.

Робота викладена на 167 сторінках друкованого тексту, міст 27 таблиць та 15 малюнків. Складається із вступу, шести розділів власі досліджень, заключения, висновків та списку літератури, який містить джерел на українській, російській мовах та 92 - на інших мовах.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Експериментальні дослідження були проведені на білих щурах по 180-250 г. Тварини знаходилися в умовах віварію на звичайному овому та світловому режимі. Було проведено 9 серій дослідів, у кожній із проводили комплексне вивчення необхідних показників: 1) у ранньому зді інтоксикації (через 2, б і 24 год.); 2) протягом відновлювального періоду з 3, 5, 7, 10 діб після затруєння); 3) у ранньому періоді інтоксикації за умов разового застосування ГБО через 20-30 хв після затруєння; 4) у звлювальному періоді інтоксикації за умов ГБО; 5) протягом звлювального періоду (через І, 3, 5, 7, 10 діб інтоксикації' за умов ГБО за ериментально розробленою схемою; 6) за умов хронічної інтоксикації тягом 2-х тижнів, 1-го, 2-х, 3-х міс.); 7) за умов хронічної інтоксикації’ і ГБО хпериментально розробленою схемою (протягомі 2-х тижнів, 1-го, 2-х, 3-х ; 8) у здорових тварин після одноразового застосування ГБО; 9) у інтактних ті.

Інтоксикацію моделювали нітратом натрію шляхом введення у яді водного розчину в шлунок за допомогою спеціального зонда із ахунку 9,6 г препарати на 1 кг маси тварини одноразово, що відповідає івій ЛД-50 (Костенко В.О., 1993), для створення експериментальної моделі рого отруєння; та 0.5 г нітрату натрію на 1 кг маси тварини щоденно, іраної нами для створення експериментальної моделі хронічного отруєння ідовж 2-х тижнів, 1-го, 2-х, 3-х місяців. Сеанси ГБО проводили у барокамері, ій знаходились поглиначі вуглекислого газу та водяної пари. В 3, 4 та 8 ериментальних серіях сеанси ГБО проводили протягом 45 хвилин при иілковому тиску кисню (3039 гПа) через 20-30 хвилин після введення нітрату ію. В 5 серії ГБО застосовували за експериментально розробленою схемою: з 20-30 хв., 6, 12, 24 години після введення нітрату натрію - 3039 гПа - 45 хв., з 2 і 3 доби - 2026 гПа - ЗО хв., через 4, 5, 6, 7, 8 діб -1013 гПа - 30 хв. В 7 серії ин сеанси ГБО проводили двічі на тиждень по такій експериментально обленій нами схемі: впродовж 1-го і 2-го тижнів щоденного введення нітрату

натрію - 2026 гПа - 45 хв., протягом 3-го і 4-го тижнів першого місяця та 2 3-го місяців інтоксикації - 1013 гПа - 30 хв. Білих щурів гільйотинуваі миттєвим переміщенням голови в рідкий азот. Об'єктом дослідження були л та великі півкулі головного мозку тварин.

Вміст АТФ в тканині головного мозку визначали хемолюменомеїрі БХЛ-06 (Росія) з використанням біолюмінесцентного А реагенту "Іммолюм" виробництва МДУ ім.М.В .Ломоносова (Росія) методикою, викладеною у методичних рекомендаціях П.И.Толстых и со (1991). Концентрацію АДФ та АМФ в тканині головного мозку визначати методом D.Jaworek, W.Gruber, H.V.Bermeyer (1974), неорганічного фосфату (

- за методом, викладеним у посібнику Г.А.Кочетова (1980), креатинфоа} (КФ) - за методикою В.С.Асатиани (1969). Енергетичний потені розраховували за формулою D.E.Atkinson (1968). Рівень ПОЛ у тка* головного мозку оцінювали за вмістом у ній малонового діальдегіду (М/ концентрацію якого визначали за методом ІО.А.Владимирова та А.И.Арчак (1972). Активність антиоксидантної системи оцінювали за прирос концентрації МДА після півторигодинної інкубації у залізоаскорбатн* буферному розчині, а також за активністю ферментів антиоксидантного захі

- супероксиддисмутази (СОД) та каталази. Показники активн'еесті С визначали за рекомендаціями О.С.Брусова, А.М.Герасимова та Л.Ф.Панче (1976), каталази - за рекомендаціями О.Г.Архипової (1988). Активні цитохромоксидази (ЦХО) вивчали за методом W.Straus (1954).

Функціональний стан мітохондрій клітин головного мо досліджували за методом В.Chance та G.R.Williams (1955) на полярографі 7Е. Рівень накопичення в головному мозку щурів оксиду азоту визначали і оцінці спектрів ЕПР динітрозильних комплексів заліза (ДНКЗ, g=2,03), реєстрували за допомогою радіоспектрометру АЕ-4700 (Україна) (Варич В ВанинА.Ф., Овсянникова Л.М., 1987).

Концентрацію метгемоглобіну в крові тварин визнач; ціангеміглобіновим методом у модифікації М.С.Кушаковського (1968) спектрофотометрі СФ-46.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Еііспгєтіі'піий обмін, перекисне окнслсіпщ ліпідів та тноксидантннн захист у головному мозку білих щурів при гострій та хронічній токсикаціях нітратом натрію. Дослідження показали, що через 2 год. після едення тваринам нітрату натрію концентрація метгемоглобіну в крові ільїлується в 4 рази, а через 6 і 24 год. відповідно в 7.3 та 6.7 рази. В цей час гановлено ріст концентрації ДНКЗ в тканині головного мозку тварин: через 2

а. після затруєння - на 20.0%; через 6 год. - на 158.7%; через 24 год. - на 82.9%. :рез 5 діб після введення нітрату натрію концентрація ДНКЗ залишається івищеною і перевищує дані контрольної групи на 38.7%. Проведені слідження, враховуючи наукові повідомлення (Варич В.Я., Ванин А.Ф., ісянникова Л.М., 1987), дозволяють припустити, що оксид азоту, який зорюється в результаті біотрасформації нітратів, взаємодіє із залізомісгкими толімерами (сукцинатдегідрогеназою, каталазою, пєроксидазою, тохромами), в результаті чого знижується їх активність, що підкреслює гуальність вивчення стану біоенергетичних процесів в головному мозку в овах гострої інтоксикації нітратом натрію.

Встановлено, що виражені зміни енергетичного обміну зстерігаються вже через 2 год. після введення білим щурам нітрату натрію. В і час встановлено зниження концентрації АТФ в тканині головного мозку на /о, АДФ - на 37.6%, енергетичного потенціалу - на 29.5%, креатин фосфату - на 6%. При цьому відмічено значне зростання концентрації АМФ (на 174.3%) и зрганічного фосфату (на 19.6%). Дослідження показали, що максимальне игнічення біоенергетичних процесів в головному мозку щурів при гострому зуєнні нітратом натрію спостерігається через 6 год. після введення тваринам гпарату, що відображено в зростанні концентрації АТФ при порівнянні з шми контрольної групи на 60%, АДФ - на 64%, величини енергетичного генціалу на 51.3%, суми аденіннуклеотидів - на 18.6%, концентрації ;атинфосфату - на 69.7%. Концентрація АМФ і неорганічного фосфору здовжують наростати і перевищують показники інтактної серії відповідно на і.8 % и на 81.8 %. Через 24 години після початку експерименту в головному зку тварин спостерігається деяка позитивна тенденція щодо змін

концентрації макроергічних сполук . Таким чином, результат досліджень , змогу дійти висновку про значний розпад АТФ при одночасному зниже процесів ресинтезу АТФ на ранніх (2, 6 годин) розвитку гострої інтоксикг нітратом натрію. Слід відмітити, що кореляційним аналізом встановлена виск залежність між збільшенням рівня накопичення в тканині головного мо: ДНКЗ через 6 год. після введення тваринам нітрату натрію та зниженням в і концентрації АТФ (г=-0,78 ).

Вивченням процесів тканинного дихання (ТД) окислювального фосфорилювання (ОФ) в мітохондріях клітин головного мо: білих щурів за умов гострої інтоксикації встановлено, що вже через 2 год. пі< затруєння різко знижується швидкість фосфорилюючого дихання (на 23. менше, ніж в інтактній групі). Через 6 год. від початку експерименту подальшому знижується швидкість фосфорилюючого дихання, а так дихального контролю (відповідно на 36.0% і 27.3%). Найбільш глибі порушення тканинного дихання і окислювального фосфорилювання мітохондріях клітин головного мозку спостерігаються через 24 години піс затруєння білих щурів. Так, швидкість фосфорилюючого дихання знижена 50.7%, дихальний контроль - на 36.1%, коефіцієнт АДФ/О - на 13.9 %, що ; підставу говорити про пригнічення і роз'єднання процесів окислення фосфорилювання в мітохондріях клітин головного мозку при гостро нітратному отруєнні. Важливим моментом при цьому є встановлений нами ф£ зниження активності термінального ферменту дихального ланцюга цитохромоксидази (ЦХО) через 2, 6, і 24 години відповідно 17.3%, 29.9% і 49.9'

При дослідженні процесів перекисного окислення ліпідів головному мозку білих щурів в ранньому періоді гострої інтоксикації нітрат натрію встановлено значну їх активацію: через 2 год. від початку експеримеї концентрація МДА збільшується на 37.7%, через 6 год. - на 81.8%, через 24 тої на 69.4%. При цьому приріст МДА протягом 1,5 год. інкубації у порівнянн даними інтактної групи збільшується через 2 год. після введення нітрату натр в 2.5 рази, через 6 год. - 6.1 рази, через 24 год,- в 4.6 рази. Таким чином, одерж* результати досліджень дозволяють зробити висновок про виснажен антиоксидантного потенціалу в головному мозку білих щурів у динам

строго отруєння нітратом натрію, що підтверджується, також, вірогідним иженням активності каталази та супероксиддисмутази (СОД) через б год. після едення нітрату натрію відповідно на 36.8% то 30.7%. Через 24 год. від початку сперименту активність каталази у великих півкулях головного мозку знижена юрівнянні з контрольною групою на 46.4%.

Впродовж перших 10 діб відновлювального періоду гострої токсикації нітратом натрію тварини, що вижили, знаходилися все ще у жкому стані. Проте слід відмітити деяке покращення клінічної картини, що ражалось позитивними змінами і в біоенергетичних процесах головного >зку білих щурів. Встановлено вірогідну різницю між даними у інтактних ірин концентрації АТФ і в тканині великих півкуль мозку протягом 5 діб слідження: через 3 доби концентрація АТФ зменшена на 37.3%, через 5 діб - на 5%. Падіння величини енергетичного потенціалу залишається вірогідним отягом всіх 10 діб дослідження: через 3 доби - на 21.8%, через 7 діб - на 12.8%, зез 10 діб - на 11.5%. При цьому, концентрація АДФ у відновлювальному ріоді гострої інтоксикації нітратом натрію вірогідно не відрізняється від даних 'актних тварин (за винятком 3-ї доби дослідження, коли зазначений показник жче норми на 50.4%). Впродовж 10-ти діб дослідження відновлювального ріоду гострого отруєння нітратом натрію в тканині головного мозку іишаються підвищеними концентрації АМФ та неорганічного фосфату. Слід мітити, що вміст у тканині головного мозку креатинфосфату залишається іженим протягом 5-ти діб від затруєння тварин, на сьому добу новлювального періоду гострої нітратної інтоксикації помічається тенденція збільшення цього показника, але значення його продовжує бути нижче ічення рівня контрольних тварин на 22.5%. Таким чином, у відновлювальному )іоді гострої інтоксикації нітратом натрію у великих півкулях головного мозку ірин, що вижили, значно покращується ресинтез АТФ, але нормалізації сазників енергетичного обміну в головному мозку не спостерігається. Про це ічить і зниження енергетичного потенціалу через 10 діб після введення білим рам нітрату натрію на 11.5%. На 5 добу відновлювального періоду гострої ратної інтоксикації в мітохондріях клітин головного мозку все ще значно іжена швидкість фосфорилюючого дихання (на 30.2% від контрольної серії).

Протягом усіх днів дослідження в мітохондріях клітин великих півк; головного мозку активність цитохромоксидази залишається пониженою: чер< діб - на 30.4%, через 10 діб - на 19.2%. Дослідження ПОЛ та активності фермеь антиоксидантного захисту показали активацію ПОЛ (через 3 і 5 концентрація МДА перевищує величини інтактних тварин відповідно на 32.0 на 26.6%) та пригнічення активності ферментів антиоксидантного захи (активність каталази знижена через 3, 5, 7, 10 діб відповідно - на 44.0%, 34.: 17.1%, 3.5%, а СОД - через 3 і 5 діб після введення нітрату натрію - відповідне

11.3% та 8.6%). Таким чином, повної нормалізації енергозабезпеченн перекисного окислення ліпідів у тканині головного мозку білих щурів за уі гострої інтоксикації нітратом натрію не спостерігається, хоча деякі показні досягають нормальних значень.

Дослідження енергетичного обміну, ПОЛ та активне ферментів антиоксидантного захисту в головному мозку білих щурів за уі хронічної інтоксикації нітратом натрію встановили ряд відмінностей реаі мозку у вказаних умовах від його реакції при гострому отруєнні. Показано, хронічне нітратне отруєння приводить до накопичення в тканині голови мозку ДНКЗ (через 2 тижні - на 12.6%, через 1 і 3 міс. - відповідно на 36.7 54.3% вище, ніж у інтактних тварин). Проведені експерименти показали, впродовж перших 2-х тижнів інтоксикації спостерігається тенденція збільшення в тканині головного мозку концентрації АТФ та АДФ, що дає зм говорити про підвищене енергоутворення в ранньому періоді хронічн отруєння для забезпечення адаптаційних процесів організму. В наступні таж як наслідок наростання інтоксикації, пригнічується енергозабезпечення на ф підвищеного розпаду АТФ при зменшеному и ресинтезі. Так, через 1 міс. пі початку введення нітрату натрію в тканині великих півкуль головного мо відмічено зниження концентрації АТФ у порівнянні з контрольною серією 24.3%, креатинфосфату - на 25.0%, величини енергетичного потенціалу -14.1%; ці зміни супроводжуються накопиченням неорганічного фосфату 22.3% більше у порівнянні з інтактними тваринами). По мірі наростаї інтоксикації порушення біоенергетичного плану наростають і набуваї максимальної глибини в кінці третього місяця затруєння тванин. У цей

онцентрація АТФ в тканині головного мозку знижена на 38.4%, АДФ - на 8.4%, креатинфосфату - на 49.7%, суми аденіннуклеотидів - на 22.8%, величина иергетичного потенціалу - на 21.8%. Концентрація неорганічного фосфору і -МФ перевищує дані контрольної серії відповідно на 191.4% і на 22.4%. Таким ином, хронічна нітратна інтоксикація приводить до виснаження іоенергетичних запасів в головному мозку, що супроводжується розвитком ижкого гіпоергозу. Крім того, кореляційним аналізом встановлено, що ажлива роль у патогенезі гіпоергозу за умов хронічної інтоксикації нітратом атрію належитТс оксиду азоту, про що свідчить тяготний ступінь тісноти з'язку між рівнем накопичення в тканині головного мозку ДНКЗ впродовж рьохмісячної інтоксикації та зниженням у ній концентрації АТФ (г=-0,84).

Вивчення процесів ОФ та ТД за умов хронічної інтоксикації ітратом натрію показало значне пригнічення фосфорилюючої функції ітохондрій клітин головного мозку через 1. міс. від початку проведення <сперименту. Протягом 2-го та 3-го місяців інтоксикації швидкість осфорилюючого дихання продовжує знижуватись і відрізняється від такої у ітактних тварин відповідно на 17.3%, 36.7%, 46.2%. У пізні (3 міс.) строки [токсикації встановлено вірогідне зниження величини дихального контролю іа 35.7%) порівняно з групою контрольних білих щурів; при цьому юстерігаеться тенденція до зниження коефіцієнта АДФ/О, що характеризує гупінь сполучення процесів окислення та фосфорилювання. Важливо відмітити рогідне зниження активності термінального ферменту дихального ланцюга -итохромоксидази - протягом 1-го, 2-го и 3-го міс. хронічної інтоксикації ітратом натрію, відповідно, 21.1%, 34.5%, 46.9%; що має істотне значення у ззвитку порушення енергоутворення.

Проведені дослідження дозволили зробити висновок про [гібування ПОЛ на ранньому етапі інтоксикації (2 тижні). Так, у цей період дмічено вірогідне зниження концентрації МДА на 9.8%. Крім того, юстерігаеться деяке збільшення активності супероксиддисмутази (на 19.5% льше, ніж у інтактних тварин). У більш пізні строки хронічного надходження трату натрію в організм (1,2 міс) в тканині головного мозку встановлено стивацію ПОЛ та пригнічення антиоксидантного захисту, про що свідчить

підвищення концентрації МДА, збільшення величини приросту МДА ' пригнічення активності каталази та супероксиддисмутази. Найбільш глибо зміни переписного окислення та антиоксидантного захисту спостерігаються головному мозку білих щурів через 3 міс. після початку щоденного введеш нітрату натрію. Гіри цьому ще істотніше пригнічена активність каталази (66,1°, та супероксиддисмутази (43.2%). Крім того, відмічено підвищення концентра! МДА на 31.1%; приріст МДА за 1.5 год. інкубації в залізо-аскорбатному буфе в 4.3 рази вище, ніж у серії контрольних тварин.

Таким чином, нітратна інтоксикація як гостра, так і хронічі призводить не лише до гемічної, а й первинної тканинної гіпоксії. Оксид азот що накопичується у тканині головного мозку при екзогенному надходжен нітратів в результаті їх відновлення, приводить до розвитку тяжких порушеї енергопродукції у головному мозку, пов'язаних з пригніченням активное ферментативних систем циклу Кребса і залізомістких макромолекул-носіїв дихальному ланцюзі, що обумовлює розвиток дисиміляційного акумуляційного варіантів гіпоергозу (згідно класифікації С.Н.Єфуні

В.А.Шпектора (1986)). Крім того, при гострому отруєнні та довготривалому (

2, 3 міс.) надходженні нітрату натрію в організм в головному моз: спостерігається збільшення концентрації вільнорадикальних речові (супероксиданіонрадикйлів, гідроксильних радикалів, N0 та інших) у зв'язку окисленням оксигемоглобіну та цитохромів нітрат- і нітріт- іонами (Jung І Lassmann G., Ebert В., 1981; Шугалей И.В. і співавт., 1986,, 1988, 19S Цебржинский О.И., 1992); що призводить до активації ПОЛ. Встановлене наг пригнічення активності ферментів антиоксидантного захисту та збільшен приросту МДА за 1,5 год. інкубації в залізо-аскорбатному буфері також спри активації ПОЛ на зазначених вище етапах нітратних інтоксикацій. Як було в; відмічено, оксид азоту, що накопичується в тканині головного мозку nj гострому та хронічному отруєнні нітратом натрію, своєю рецепторною мішень обирає іони заліза в активних центрах залізомістких ферментів. З цим процесо ймовірно, пов'язане зниження активності каталази в тканині головного мозь Певне значення в пригніченні активності СОД відіграє блокування вказано ферменту внаслідок взаємодії NO з іоном міді активного центру фермен

ІаІГеп .І.А. й аі., 1996), а також пригнічення пластичного обміну в тканинах шовного мозку, що можна пов'язати з послабленням активності ензимів, які футь участь у біосинтезі білків (Поберезкина Н.Б., Осинская Л.Ф.,1989). Таким іном, нітратна інтоксикація призводить до глибоких порушень оенергетичних процесів в головному мозку білих щурів, що, очевидно, відіграє готну роль у загибелі тварин.

Енергетичний обмін. перекисне окислення ліпідів та пгиоксидантннй захист в головному мозку білих щурів за гострої та хронічної токсикацій нітратом натрію під дією ГБО. Дослідження показалипроведених спериментів дозволяють зробити висновок про здатність ГБО значно жращувати плин енергетичних процесів у головному мозку. Так, вже через 2 д. після введення тваринам нітрату натрію і проведення сеансу ГБО тановлено збільшення концентрації АТФ і величини енергетичного ітенціалу в тканинах великих півкуль головного мозку при порівнянні із нтрольними тваринами (відповідно на 85.0% та 25.5%); через 6 год., крім ільшення концентрації АТФ та величини енергетичного потенціалу дповідно на 85.4% та 44.7%), під впливом ГБО спостерігається зниження нцентрації неорганічного фосфату (на 13.8%), що свідчить про покращення синтезу АТФ. При дослідженні процесів тканинного дихання та ислювального фосфорилювання під дією гіпербаричного кисню встановлено искорення фосфорилюючого дихання (через 6 год. на 20.1%, через 24 - на .7%) та ріст величини дихального контролю (через 6 год. на 16.5%, через 24-на .6%). Згадані зміни супроводжуються підвищенням активності тохромоксидази у піддослідних тварин через 24 год. на 15.9%. Використання іербаричного кисню з метою корекції показників стану ПОЛ та тиоксидантного захисту дозволило знизити приріст МДА за час 1.5-годинної субації в залізо-аскорбатному буферному розчині через 6 год. після введення грату натрію та сеансу ГБО на 57.5%. Підвищення активності катал ази за ов ГБО встановлено вже через 2 год. після затруєння. Слід відмітити, що норазовий сеанс оксигенобаротерапії значною мірою обмежує пошкоджуючу о нітратів на головний мозок, але застосування гіпербаричного кисню за :периментально розробленою схемою не тільки дозволяє підвищити

енергетичний потенціал, сполучення процесів тканинного дихання і окислювального фосфорилювання, обмежити наростання ПОЛ, але й помітн прискорює відновлення їх нормального рівня. За умов хронічної інтоксикації і ГБО за експериментально розробленою схемою вірогідно підвищують! концентрація АТФ та величини енергетичного потенціалу (через 3 міс. в початку затруєння та проведення сеансів ГБО відповідно на 35.9% та 11.5' вище, ніж у контрольних тварин). Крім того, в кінці третього місяця хронічн інтоксикації у тварин, які піддавались оксигенобаротерапії, швидкіс фосфорилюючого дихання більша на 49.7%, величина дихального контролю -1 15.4%, активність цитохромоксидази - на 30.4%, ніж у контрольних.,

Протективна дія ГБО, з великою долею вірогідності, пов'язана пригніченням відновлення нітрат-іону до більш токсичних сполук (нітрітів • оксиду азоту), відповідних за прогресуючий розвиток гемічної гіпокі (метгемоглобінемії та нітрозилгемоглобікемії), циркуляторної гіпокі (внаслідок розширення судин під впливом оксиду азоту - аналогу ендогенно ендотеліального фактора релаксації), первинної тканинної гіпоксії респіраторної і вторинної тканинної кисневої недостатності, які розвивають на їх фоні. Крім того, відомо, що кисень здатний окислювати оксид азот; нітрит-іон до нітрату (Мопкасіа 8., Раїгаег Я-М-І., Higga Е.А., 1991), а такс пригнічувати нітратредуктазну активність гемоглобіну (Реутов В.Г АжипаЯ.И., Каюшш Л.П., 1983). Нітрат-іон - значно менш реакційноздат сполука при порівнянні з речовинами, що утворюються при йо біотрансформації. Крім того, нітрати здатні елімінуватися з сечею, і уможливлює виведення значної кількості нітратів після сеансів ГБО, і попереджує їх подальшу біотрансформацію до більш активних сполук і поміт обмежує токсичний ефект введеної дози солі азотної кислоти (Костенко В.( 1995). ГБО, очевидно, через процеси енергоутворення підвищує пласпіч забезпечення життєвоважливих функцій головного мозку. Відомо, що нерве процеси великою мірою залежать від забезпечення нервових структур енергії АТФ (Тыртышников И.М., 1972-1986). Встановлені механізми корегуючо впливу ГБО на житгєвоважливі метаболічні процеси в головному мозку біл щурів при гострій та хронічній нітратних інтоксикаціях дуже важливі в пл;

ідвищення збереження тварин.

ВИСНОВКИ

1. Гостра інтоксикація нітратом натрію (ЛД-50) істотно орушує енергетичний обмін в головному мозкові, що проявляється зниженням нергетичного потенціалу, пригніченням окислювального фосфорилювання, оз'єднанням процесів окислення та фосфорилювання. В патогенезі цих орушень важлива роль належить утвореним комплексам оксиду азоту із ілізо місткими ферментами, які беруть участь у біоенергетичних процесах.

2. Гостра нітратне отруєння (ЛД50) характеризується ктивацією перекисного окислення ліпідів та зниженням антиоксидантного іхисгу в головному мозку білих щурів.

3. Хронічна інтоксикація нітратом натрію супроводжується іачним накопиченням оксиду азоту в тканині головного мозку, що визначає /тгєві зсуви енергетичного обміну у великих півкулях мозку, відображеними в шженні енергетичного потенціалу, пригніченні і роз'єднанні окислювального осфорилювання та тканинного дихання.

4. В умовах довгострокового надходження нітрату натрію в рганізм спостерігається інгібування процесів перекисного окислення ліпідів та ідвищення антиоксидантного потенціалу в головному мозку на початкових гапах інтоксикації (2 тижні) з подальшою активацією перекисного окислення підів і зниженням активності антиоксидантної системи в більш пізні строки токсикації (до 3-х місяців).

5. ГБО за експериментально розробленими схемами за умов )строї і хронічної інтоксикацій нітратом натрію значною мірою обмежує ікопичення оксиду азоту в тканині великих півкуль головного мозку, тим імим запобігаючи розвитку суттєвих порушень біоенергетичних процесів в їловному мозку, що дозволяє значно підвищити рівень виживання тварин.

СПИСОК ОСНОВНИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ

ДИСЕРТАЦІЇ

1. Лазарева З.А. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная защита е головном мозге белых крыс при острой интоксикации нитратом натрия А Вестник проблем биологии и медицины. - 1996. - N.5 - С.27-31.

2. Лазарева З.А. Влшшие пшербарической оксигашции на накопление оксндг азота (II) в головном мозге белых крыс при шггратных интоксикациях /, Вестник проблем биологии и медицины. - 1996. - N.'5 - С.32-37.

3. Лазарева З.А. Влияние птербарической оксигенащш на энергетический обмеї

в больших полушариях головного мозга белых крыс при острой шггоксикащп нитратом натрия // Вестник проблем биологии и медицины. - 1996. - N.6 ■

С, 132- 137.

4. Тнрташніков І.М., Горішна О.В., Костенко А.Г., Костенко В.О. Лазарева 3.0., Олексюк В.І., Пловецька І.А. Молекулярні механізм» фтористої і нітратної інтоксикації і особливості стресу на її фоні // Клітинні та молекулярні механізми розвитку патологічних процесів: Тези доп. Пленуму наук.-мед. тов. патофізіологів України. - Львів, 1993. - С.42.

5. Лазарева З.А. Изменения концентрации АТФ в головном мозге белых крыс і

динамике хрошгіеского отравления нитратом натрия // Физиология г патология перекисного окисления липидов, гемостаза и иммуногенеза: Сб совета молодых ученых и специалистов. - Полтава, 1993. - С. 105.

6. Лазарева 3.0. Механізми порушення мітохондріального дихання ; окислювального фосфорилговашія в головному мозку білих щурів у ранньому відновлювальному періодах гострої інтоксикації нітратом натрію // Актуальні проблеми морфогенезу: Мат. доп. наук. конф. - Чернівці, 1996. - С.186.

ЛАЗАРЄВА 3.0. Енергетичний обмін в головному мозкові при гратній інтоксикації за умов гіпербаричної оксигенації. - Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата алогічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. -іївський університет імені Тараса Шевченка, Київ, 1997.

Дослідженнями на білих щурах встановлено, що інтоксикація тратом натрію призводить до розвитку тяжких порушень енергетичного іміну в головному мозкові. За нітратної інтоксикації різко знижується нцентрація АТФ, величина енергетичного потенціалу та сума еніннуклеотидів. При цьому, в мітохондріях клітин головного мозку остерігається пригнічення та роз'єднання процесів тканинного дихання і ислювального фосфоршповання. Відмічено активацію перекисного окислення іідів і пригнічення активності ферментів антиоксидантного захисту в тканинах повного мозку. Важливу роль у розвитку зазначених порушень відіграє оксид эту, рівень накопичення котрого в тканині головного мозку при нітратних токсикаціях збільшується. Встановлено, що гіпербарична оксигенація побігає порушенням енергетичного обміну в головному мозкові, що пов'язано альмуванням відновлення нітрат-іону до оксиду азота.

Ключові слова: нітратна інтоксикація, оксид азоту, головний ізок, гіпербарична оксигенація.

ЛАЗАРЕВА З.А. Энергетический обмен в головном мозге при тратной интоксикации в условиях птербарической оксигенации,- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата ологических наук по специальности 03.00.13. - физиология человека и шотных. - Киевский университет имени Тараса Шевченко, Киев, 1997.

Исследованиями на белых крысах установлено, что токсикацій нитратом натрия приводит к развитию тяжелых нарушений гргетического обмена в головном мозге. При нитратной интоксикации резко лжается концентрация АТФ, величина энергетического потенциала и сумма гниннуклеотидов. Кроме того, в митохондриях клеток головного мозга «ечается угнетение и разобщение процессов тканевого дыхания и

окислительного фосфорилирования. Наблюдается активация перекисноп окисления липидов и угнетение активности ферментов антиоксидантно] защиты в тканях головного мозга. Важную роль в развитии указанных сдвиго играет оксид азота, уровень накопления которого в ткани головного мозга пр] нитратных интоксикациях увеличивается. Установлено, что гипербарическа оксигенация предотвращает нарушения энергетического обмена в головно: мозге, что, очевидно, связано с торможением восстановления нитрат-иона д оксида азота.

Ключевые слова: нитратная интоксикация, оксид азотг головной мозг, гипербарическая оксигенация.

LAZAREVA Z.A. The energetic metabolism in brain during intoxia tion of sodium nitrate in condition of hyperbaric oxygenation. -Manuscript

Dissertation for scientific degree of the Candidate of Biologia Sciences (Ph.D.) on Speciality 03.00.13. - Physiology man and animals. - Tara Shevchenko Kyiv University, Kyiv, 1997.

In experimental study on white rats it was found that intoxication с sodium nitrate causes significant disturbances in energy metabolism of the braii During intoxication of sodium nitrate sharp decrease in the concentration ATP, energ potential maqnitude and quantity of adeninnucleotides were observed. It was show the development of deeper shifts in respiration and oxidative phosphorylation, th increase of lipid peroxidation in the cerebral hemispheres. These changes wei accompanied by the accumulation of nitric oxide in brain tissue during intoxication с sodium nitrate. It has been determined that the use of hyperbaric oxygenation (HBC prevents deep disturbances of energy metabolism in brain. It was shown that the effe< of HBO is connected with the decrease of nitrate's reduction to nitric oxide.

Kay words: nitrate intoxication, nitric oxide, brain, hyperbaric 0x3

genation.